JPS6051044B2 - Gas flow measuring device - Google Patents
- ️Tue Nov 12 1985
【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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas flow rate measuring device, and in particular to a device for measuring the intake air flow rate of an engine.
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。Conventionally, there has been a device in which a flow rate measuring tube is installed in the intake conduit of an automobile engine, an electric heater and a temperature-dependent resistor are installed inside this flow rate measuring tube, and the intake air (measuring gas) flow rate is measured based on the output signals of these. Proposed.
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。This device heats air with an electric heater and measures the air flow rate by detecting the air temperature before and after heating using a temperature-dependent resistor.It has the advantage of being small and simple, and can accurately measure the flow rate. However, if the gas flow rate becomes zero while the power switch remains on, the following problem will occur.
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。In other words, since no air flows through the conduit at this time, the heat from the electric heater is transferred to the temperature-dependent resistor installed downstream, so there is no temperature difference between the temperature-dependent resistors, and therefore there is no change in resistance. Does not occur. Therefore, electric heaters
Heat is generated to cause this resistance change, but because there is no air flow, the heat is not transferred and the electric heater generates as much heat as possible, eventually becoming red hot and breaking, making it impossible to measure. .
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。Further, even if the electric heater does not break, the heat generated causes the strands to be tempered, resulting in deterioration in strength or change in characteristics, resulting in a problem in that the reproducibility or accuracy of measurement is significantly reduced.
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
。This invention was made in view of the above points, and it suppresses abnormal heat generation of the electric heater, prevents disconnection of the electric heater and property deterioration, dramatically improves the reliability and durability of the device, and ensures accurate operation at all times. The object of the present invention is to provide a device capable of measuring flow rate.
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。In particular, the present invention provides that the measuring circuit includes a first reference resistor and a second reference resistor which together with the first and second temperature dependent resistors form a first bridge, and a third resistor which together with an electric heater forms a second bridge.
a reference resistor, a fourth reference resistor, a fifth reference resistor, a voltage control circuit that applies an output voltage to the first and second bridges so that the voltage at the diagonal point of the first bridge is a constant value; The present invention is characterized in that it includes a heat generation limiting circuit that limits the output voltage of the voltage control circuit in accordance with the voltage at the diagonal point and limits the heat generation of the electric heater, and this configuration solves the above problem.
以下この発明を図に示す実施例により説明す−る。The present invention will be explained below with reference to embodiments shown in the drawings.
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。In FIG. 1, an engine 1 is a spark ignition type engine for driving an automobile, and sucks air for combustion through an air cleaner 2, an intake conduit 3, and an intake valve 4. Fuel is injected and supplied from an electromagnetic fuel injection valve 5 installed in the intake conduit 3. The suction conduit 3 is provided with a throttle valve 6 that can be operated arbitrarily by the driver, and a rectifying grid 7 that rectifies the air flow is provided at the connection with the air cleaner 2.
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。Rectifier grid 7 and throttle valve in suction conduit 3! 6, a small flow rate measuring tube 9 is installed approximately parallel to the axial direction of the conduit 3.
is installed by the pillar 8. Although shown schematically in the figure, an electric heater 10 made of a platinum resistance wire is provided in the flow measurement tube 9, and a first electric heater 10 made of a platinum resistance wire is provided at a position adjacent to the downstream side of the electric heater 10. A temperature-dependent resistor 11 is provided, and a second temperature-dependent resistor 12 made of a platinum resistance wire is further provided at a slightly distant position on the upstream side of the electric heater 10. These electric heater 10 and the first and second temperature dependent resistors 11 and 12 are all mounted on ring-shaped printed boards 10a, 11a,
12a has a structure in which platinum resistance wires 10b, 11b, 12b are provided in a grid pattern, and in particular, the first and second temperature-dependent resistors 11,
12 uses a platinum resistance wire having the same resistance-temperature characteristics.
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。Further, the electric heater 10 and the first temperature-dependent resistor 11 are arranged so that their resistance lines cross each other as shown in FIG. 3 when viewed from the front (or back). The first temperature-dependent resistance is not affected by minute heat distribution within. The electric heater 10 and the first and second temperature dependent resistors 11 and 12 are both connected to the measurement circuit 1.
5, the measurement circuit 15 measures the flow rate of intake air using these output signals, and outputs an electrical signal corresponding to the flow rate.
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。As shown in FIG. 4, this measuring circuit 15 is composed of a reference resistance circuit 16, a voltage control circuit 17, a heat generation limiting circuit 18, and a linearization circuit 19.
6 constitutes a first bridge together with the first and second dependent resistor holes 11 and 12, and constitutes a second bridge together with the electric heater 10.
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。The voltage control circuit 17 controls the voltage applied to the first and second bridges according to the voltages at the diagonal points A and b of the first bridge, and the heat generation limiting circuit 18 controls the voltages applied to the diagonal points E and f of the second bridge. The output voltage of the voltage control circuit 17 is controlled according to the voltage of the reference resistance circuit 16, and the linearization circuit 19 performs compensation so that the output signal of the reference resistance circuit 16 becomes linear with respect to the intake air flow rate. The fuel control unit U controls the opening time of the electromagnetic fuel injection valve 5 according to the signal from the measurement circuit 15, and also receives detection signals from a rotation speed sensor 20 that detects the rotation speed of the engine 1. It has been entered. This rotational speed sensor 20 may utilize, for example, an ignition circuit that generates an ignition pulse signal. Next, the circuits 16 to 18 of the measuring circuit 15 will be explained with reference to FIG.
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。The reference resistance circuits 16 are connected in series with each other, and have first and second resistor circuits connected to each other in series.
A first reference resistor 21 and a second reference resistor 22 forming a first bridge with temperature dependent resistors 11 and 12, and an electric heater 1
It is composed of a third reference resistor 23, a fourth reference resistor 24, and a fifth reference resistor 25, which together with 0 constitute a second bridge. The voltage control circuit 17 is roughly composed of a first differential amplifier circuit 7a1, a second differential amplifier circuit 7b, and a power amplifier circuit 7c.
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。Among these, the first differential amplifier circuit 7a has input resistors 31, 3
2, a grounding resistor 33, a negative feedback resistor 34, and an operational amplifier (hereinafter referred to as OP amplifier) 35, which differentially amplifies the voltages at the diagonal points A and b of the first bridge and outputs it from the c terminal. The second differential amplifier circuit 7b has input resistors 36, 3
7, capacitor 38, reference voltage source 39 and 0P amplifier 4
0, the output voltage of the c terminal and the constant reference voltage Vref of the reference voltage source 39 are differentially amplified and output from the d terminal.
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。Note that the capacitor 38 is provided to prevent the 0P amplifier 40 from oscillating. The power amplifier circuit 7c is composed of resistors 41 and 42 and a power transistor 43, and the power transistor 43 is supplied with power from a battery 44, and electrically amplifies the output voltage of the second amplifier circuit 7b.
The output is applied to the first and second bridges.
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。The heat generation limiting circuit 18 includes input resistors 45 and 46, and a comparator 47.
, protection resistors 48 and 49, and a transistor 50, and controls the voltage applied to the base of the power transistor 43 by comparing the voltages at diagonal points E and f of the second bridge.
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。Note that the third reference resistor 23 constituting the second bridge also serves as an output resistor, and a voltage V related to the intake air flow rate is applied from both ends of the third reference resistor 23 .
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。is output. Next, the linearization circuit 19 shown in FIG. 6 will be explained. This linearization circuit 19 is roughly composed of a differential amplifier circuit 9a and multipliers 9b and 9c. Among these, the differential amplifier 9a is composed of input resistors 51 and 52, a grounding resistor 53, a grounding capacitor 54, a negative feedback resistor 55, a capacitor 56, and an 0P amplifier 57, and differentially amplifies the output voltage of the reference resistance circuit 16. and output from the h terminal.
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。The multipliers 9b and 9c are both of a known analog type, multiplying two input voltages and outputting a voltage according to the multiplied value.
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
。Next, the fuel control unit U will be explained with reference to FIG.
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。This fuel control unit U basically controls the intake air flow rate G
/ Calculates the engine rotation speed N digitally and calculates G
/N outputs an injection pulse signal to the electromagnetic fuel injection valve 5.
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。The counter 101 with a divider is, for example, a CD4 manufactured by RCA.
The output signal of the oscillator 102 is input to the clock terminal CL, and the pulse signal with a period inversely proportional to the engine rotation speed N is input from the rotation speed sensor 20 to the reset terminal R. The "4" output of the counter 101 is input to the numerical terminal CE.
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。The oscillator 102 is a known crystal oscillator that includes a built-in crystal resonator, and outputs a pulse signal of a constant frequency.
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。The two-input 0R gate 103 uses a known 0R logic, and receives the output signal of the rotational speed sensor 20 and the ゜゜4゛ output signal of the counter 101.
■−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。-F converter 104 converts the output analog voltage of linearization circuit 19 into a pulse signal with a frequency proportional to intake air flow rate G using a known voltage-to-frequency converter. The two-input AND gate 105 is one that takes a known AND logic.
The output signal of the converter 104 and the output signal of the 0R gate 103 are input.
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。The binary counter 106 counts the pulse signals input to the clock terminal CL and outputs the counted value as a binary code digital signal.
The reset terminal R is connected to the "3" output of the counter 101.
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。The latch circuit 107 is a known circuit that temporarily stores and holds the output signal of the binary counter 106 according to the signal input to the latch end hole, and the latch terminal L receives the ゜゜2゛ output signal of the gate counter 101. ing.
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。The binary counter 108 is a known device that counts the pulse signal input to the clock terminal CL, and in this case operates as a frequency divider circuit that divides the output signal of the oscillator 102.
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。The AND gate 109 receives output signals from the binary counter 108 and a flip-flop 112, which will be described later.
Take the AND logic of both.
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。The binary counter 110 is similar to the counter 106, and the "2" output signal of the counter 101 is input to the reset terminal R. After being reset with this signal, the output signal of the AND gate 109 input to the clock terminal CL is input to the binary counter 110. The output signal is counted and the counted value is output as a binary code digital signal.
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。The comparator 111 compares the numerical values of the binary codes input to the terminal group A<15B, and when the two human power values match, C
Output the trigger signal from the terminal. flip flop 1
Reference numeral 12 is composed of two two-input NOR gates, and the ゜゜2゛ output signal of the counter 101 and the output signal of the comparator 111 are input as trigger signals.
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。Although not shown in detail, the power circuit 113 is a circuit including a known power transistor, and controls energization of the fuel injection valve 5 according to an input signal.
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。The operation in the above configuration will be explained. A certain amount of air, determined by the opening of the throttle valve 6, is drawn into the engine 1 from the air cleaner 2 through the intake conduit 3. A certain percentage of this total intake air passes through the flow rate measuring tube 9 and is sucked into the engine 1. And the flow rate measuring tube 9
The second temperature dependent resistor 12 located upstream of the electric heater 10 is affected only by the temperature of the intake air, while the first temperature dependent resistor 11 located downstream of the electric heater 10 is affected by the temperature of the intake air and the electric heater 10. 10, that is, the temperature of the air heated by the electric heater 10.
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。As a result, an electric heater 1 is connected between both temperature-dependent resistors 11 and 12.
0 and the intake air flow rate G (g/S
A temperature difference ΔT occurs which is related to ec).
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。Here, P, G, and ΔT have the following relationship. K
1・ΔT=P/G−(1) (Tata7, K1 is a constant) Therefore, since the electrical resistance values of both temperature dependent resistors 11 and 12 change depending on the temperature of the air, the first There is a temperature difference ΔT between points a and b of the bridge as shown in equation (2).
The potential difference Δ determined by and the voltage applied to the bridge ■
■ occurs.
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。(2) (K2 is a constant) Therefore, from equations (1) and (2), the following relational expression can be obtained.
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。(3) (However, K3 is a constant) Therefore, if ΔV is kept at a constant value by controlling the power supply P of the electric heater 10 and the first bridge applied voltage V, the intake air flow rate G, the supply power P1 The relationship between the 1-bridge applied voltage (2) is as shown in the following equation.
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。G=＼・P・■ −(4) (However, K4 is a constant) Here, the resistance value of the third reference resistor 23 is set to a smaller value than the resistance value of the electric heater 10, and the current flowing through the electric heater 10 is If I, then P''.K5,2-(5) (however, K
5 is a constant) ■ Half K6l - (6) (However, K6 is a constant)
Equations (5) and (6) hold true, so that equation (4) can be expressed as the following equation.
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。G″.KI3-(7) (K is a constant)-.K″V
3-(8) (K'' is a constant) Therefore, the intake air flow rate G is a function of the cube of the current 1 (or the voltage ■).
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。Although equations (7) and (8) are approximate equations, they are approximations to the extent that they do not affect measurement, and pose virtually no problem in practice. Therefore, the voltage control circuit 17 controls the amount of heat generated by the electric heater 10 to control Δ■ to a constant value.
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。In other words, when the intake air flow rate increases, the temperature rise of the air heated by the electric heater 10 decreases, the temperature difference ΔT between the first and second temperature dependent resistors 11 and 12 decreases, and the a- The potential difference ΔV between b also becomes smaller. Therefore, the output voltage V1 of the first differential amplifier circuit 7a becomes smaller, and the output voltage V2 of the second differential amplifier circuit 7b, which generates a voltage according to (Vref-V1), becomes larger.
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。As a result, the power amplifier circuit 7c increases the current supplied to the electric heater 10, thereby increasing the amount of heat generated by the electric heater 10. Therefore, the temperature difference ΔT between the first and second temperature dependent resistors 11 and 12 increases, and the potential difference Δ between a and b of the first bridge increases.
(2) becomes large and the potential difference ΔV becomes equal to the reference voltage Vref, and the system as a whole is in an equilibrium state.
As a bridge, it is stable in an unbalanced state.
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。Furthermore, when the intake air flow rate decreases, the temperature rise of the air heated by the electric heater 10 increases, and the temperature difference ΔT between the first and second temperature-dependent resistors 11 and 12 increases, causing the potential difference Δ■
becomes larger.
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。For this reason, the output voltage V1 of the first differential amplifier circuit 7a increases, and the output voltage 2 of the second differential amplifier circuit 7b decreases, so that the power amplifier circuit 7c reduces the current supplied to the electric heater 10. This reduces the amount of heat generated by the electric heater 10.
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。Therefore, the temperature difference ΔT decreases, the potential difference Δ■ becomes smaller, and both the system and the bridge become stable when the potential difference Δ■ becomes equal to the reference voltage Ref.
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。In this way, the potential difference ΔV between a and b of the first bridge is always maintained at a constant value Vref regardless of the intake air flow rate, and (
Equation 7) is established, and the intake air flow rate G is expressed as a function of the cube of the current 1 flowing through the electric heater 10.
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。Since this current 1 flows through the third reference resistor 23, the current 1
and the terminal voltage V of the third reference resistor 23.
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。is proportional to this voltage V. The cube of G is proportional to the intake air flow rate G. Therefore, the output voltage V of the voltage control circuit 17.
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。is raised to the third power by the linearization circuit 19. That is, the terminal voltage of the third reference resistor 23 of the reference resistor circuit 16 is
A is amplified by a, and a voltage of A1.VO is output from the h terminal. Note that A1 is the amplification factor of the circuit 9a. The output voltages A1 and VO are input to both input terminals of the multiplier 9b, and the voltages of Al2 and VO2 are output from the multiplier 9b.
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。Multiplier 9c has voltage A1·VO and voltage A. 2.VO2 is input, and the voltage of Al3.■03 is output.
こうして、直線化回路１９の出力端子ｇからは電圧■。In this way, the voltage ■ is output from the output terminal g of the linearization circuit 19.
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。A voltage Vgl proportional to the third power of , that is, a voltage Vg proportional to the intake air flow rate is output. This voltage Vg is input to the fuel control unit U as a signal indicating the intake air flow rate G, and the fuel control unit U generates an injection pulse to open the fuel injection valve 5 based on this signal and the output signal of the rotational speed sensor 20. Output a signal.
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。That is, in the fuel control unit U, the counter 101 with a divider is reset by the pulse signal shown in FIG. The pulse signal shown in “
The pulse signal shown in FIG. 83 is output from the ゜3゛ terminal.
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。Furthermore, since the output signal of the "゜4゛" terminal is configured to be fed back to the clock enable terminal CE, it has a waveform as shown in FIG.
The output signal of 03 has the waveform shown in FIG. 8, and the time width T1 from the rise to the fall of this pulse signal is
The period of the output signal of the oscillator 102 is the rotation speed sensor 20
If it is sufficiently short compared to the period of the output signal, it will be inversely proportional to the engine rotation speed N.
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。On the other hand, the intake air flow rate G of the linearization circuit 19 shown in FIG.
The voltage Vg, which is proportional to , is subjected to voltage-to-frequency conversion by the V-F converter 104, and is converted into a pulse signal having a frequency as shown in FIG.
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。This pulse signal is input to the AND gate 105, and is input to the binary counter 106 and counted during the period T1 shown in FIG. 8. The count value of this binary counter 106 is proportional to the intake air flow rate G and inversely proportional to the engine speed N, that is, a value corresponding to G/N, and the value of this binary code is shown in FIG. Temporarily stored in synchronization with the signal.
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。On the other hand, the clock signal of the oscillator 102 is output from the binary counter 1
The frequency is divided by 08 to become a pulse signal of an appropriate frequency, and A
The signal is input to ND gate 109.
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。This AND gate 109 opens at 6 in FIG. 8 (2).
At the time when the flip-flop 112 is set by the 62'' output signal, the pulse signal shown in FIG. Latch circuit 1
The output signal of the binary code 07 has already been input,
When the count of the binary counter 110 increases and this count value matches the output value of the latch circuit 107, the generalizer 111 outputs a match signal shown in FIG.
Reset 12.
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
。As a result, the flip-flop 112 generates an injection pulse signal having seven waveforms as shown in FIG. 8 and 10. Also, at the same time as the flip-flop 112 is reset, the AND gate 109
closes the gate and the binary counter 110 stops counting.
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。The count value of the binary counter 110 at this time is m1.
If the period of the pulse signal shown in is T2, the time width T3 of the output pulse signal of the flip-flop 112 is as shown in the following equation, T3=m●T2 This time width T3 corresponds to G/N. becomes.
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。In other words, the time width T3 is proportional to the intake air flow rate per engine revolution. When this injection pulse signal is amplified by power in the power circuit 113 and fuel is supplied to the engine 1 from the fuel injection valve 5, the fuel amount and the intake air flow rate have a one-to-one correspondence, and the air-fuel ratio can be controlled accurately. engine 1
Improves exhaust gas purification, output, fuel efficiency, etc.
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。Here, if a state where the intake air flow rate is zero continues for a relatively long time, the potential difference Δ■ between a and b of the first bridge remains small.
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。In other words, since the potential difference ΔV is small, the voltage control circuit 17
Although the voltage applied to the first and second bridges is increased, the potential difference ΔV hardly changes because the heat of the electric heater 10 is hardly transmitted to the first temperature-dependent resistor 11 downstream by air. In this way, the electric heater 10 increases heat generation and the surface temperature rises.
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。At this time, the resistance value of the electric heater 10 itself increases and the second
The potential at the connection point e between the bridge reference resistor 23 and the electric heater 10 increases. When the potential of the connection point f with the reference resistors 24 and 25 becomes higher than the predetermined potential, the output of the comparator 47 becomes 1.
level, the transistor 50 turns on and the power transistor 43 turns off. Therefore, current flows through the second bridge only through the resistor 42.
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。As a result, the resistance value of the resistor 42 is selected in advance to be an appropriate value, the voltage applied to the second bridge is reduced, and the heat generated by the electric heater 10 is reduced. And electric heater 10
The resistance value decreases! When the potential of the terminal e of the second bridge decreases and becomes lower than the potential of the terminal f of the second bridge, 0P
Since the output of the amplifier 47 becomes O level and the transistor 50 is turned off, the power transistor 43 starts operating and the voltage control circuit 17 starts operating.
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。After that, the electric heater 10 starts generating heat again, and the resistance value of the electric heater 10 itself increases due to the heat generated by the electric heater 10, and the electric potential of the terminal e of the second bridge becomes higher than the electric potential of the terminal f, and the above-mentioned operation is performed. . By repeating the above operations, when there is no airflow in the flow rate measuring tube 9, the heat generation limiting circuit 18 suppresses the surface temperature of the electric heater 10 to below the set temperature determined by the reference resistors 23 and 24.
Abnormal heat generation of the electric heater 10 is prevented. Although the above embodiment shows an example in which the present invention is applied to a fuel injection engine, it can also be applied to a carburetor engine in which the amount of exhaust gas recirculation, the amount of ignition timing advance, etc. is controlled by the intake air flow rate. can.
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。Moreover, it can be applied not only to engines but also to measurement of gas flow rates in other industrial measurement fields. In addition, the measurement circuit 15
Although the analog linearization circuit 19 was used for the
(read-only memory) or the like may be used for digital signal processing, or it may be omitted if a more linear output is not required. As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the electric heater from becoming red hot due to abnormal heat generation, and to prevent disconnection and characteristic deterioration of the electric heater 10, thereby dramatically improving the reliability and durability of the device, and ensuring accuracy at all times. It has the excellent effect of being able to measure the flow rate.
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。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are a perspective view and a front view showing the electric heater shown in FIG. 1, first and second temperature dependent resistors, and FIG. The figure is a block diagram showing the measurement circuit shown in Fig. 1, Fig. 5 is an electric circuit diagram showing the reference resistance circuit, voltage control circuit, and heat generation limiting circuit shown in Fig. 4, and Fig. 6 is the straight line shown in Fig. 4. FIG. 7 is an electric circuit diagram showing the fuel control unit shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a graph for explaining the operation. 3... Conduit, 9... Flow rate measuring tube, 10
...Electric heater, 11...First temperature-dependent resistance, 12...Second temperature-dependent resistance, 15...
...Measuring circuit, 17... Voltage control circuit, 18
... Heat generation limiting circuit, 21-25 ... 1st -
Fifth standard resistance.