(57)【要約】【課題】  従来の空気流量計では実際のエンジンの脈動波形の様に高調波を含んだ歪んだ波形に対応することが困難であった。【解決手段】  本発明の空気流量計１００Ａは、測定する空気流量に応じた出力信号を発生させる空気流量検出素子１と、空気流量検出素子１からの出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出する信号検出器２と、信号検出器２の出力信号をトリガにしてパルス信号を発生するパルス発生器３と、パルス発生器３の出力信号を空気流量検出素子１の出力信号に加算する加算器４と、により構成される。【選択図】図１
2020186988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の上流側に配置した上流側温度センサおよび前記発熱体の下流側に配置した下流側温度センサを有する空気流量検出素子を備え、前記空気流量検出素子の出力信号に基づいて空気流量信号を出力する空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出する信号検出器と、
前記信号検出器の出力信号をトリガにしてパルス信号を発生するパルス発生器と、
前記パルス発生器の出力に基づいて前記空気流量検出素子の出力信号を補正することを特徴とする空気流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号に基づいて、前記パルス発生器の出力信号を補正することを特徴とする空気流量計。
【請求項３】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号を微分処理する微分器を有し、
前記空気流量検出素子の出力信号の微分値に基づいて、前記パルス発生器の出力信号を補正することを特徴とする空気流量計。
【請求項４】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号から代表値を抽出する代表値検出部を有し、
前記代表値に基づいて、前記パルス発生器の出力信号を補正することを特徴とする空気流量計。
【請求項５】
請求項４に記載の空気流量計において、
前記代表値は、前記空気流量検出素子の出力信号の平均値、周波数、最大値、または最小値の少なくともいずれか一つであることを特徴とする空気流量計。
【請求項６】
請求項４に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号を流量換算値にリニアライズするリニアライズ部を有し、
前記代表値は、前記リニアライズ部でリニアライズした信号から抽出されることを特徴とする空気流量計。
【請求項７】
請求項４に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子の出力信号の代表値を所定の関数で変換する変換部を有することを特徴とする空気流量計。
【請求項８】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記パルス発生器として、
前記信号検出器の出力信号の立ち上がりをトリガにしてパルス信号を発生する立ち上がり検出パルス発生器あるいは、
前記信号検出器の出力信号の立ち下りをトリガにしてパルス信号を発生する立ち下がり検出パルス発生器、
の少なくともいずれか一方を有することを特徴とする空気流量計。
【請求項９】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記空気流量検出素子は、上流側温度センサおよび下流側温度センサから各々の出力信号を出力し、
前記信号検出器は、前記下流側温度センサの出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出することを特徴とする空気流量計。
【請求項１０】
請求項１に記載の空気流量計において、
前記しきい値は、空気の順流から逆流への変化する時点、または空気の逆流から順流への変化する時点を検出する値に設定され、
前記パルス発生器で発生する前記パルス信号に基づいて、空気流量検出素子の上部空間を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正することを特徴とする空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発熱体の上下流に温度センサを持つ空気流量検出素子の出力信号に基づいて空気流量信号を出力する空気流量計に係り、特に、脈動によって生じる誤差（脈動誤差）を低減できる空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
脈動誤差を低減する空気流量計の例として、特開２０１５−４９１３５号公報（特許文献１）に記載された熱式流量センサがある。特許文献１の熱式流量センサは、半導体基板に形成された薄膜部（ダイアフラム）、ダイアフラム上に配置された発熱抵抗体、および発熱抵抗体の上流側及び下流側に配置された上流側測温抵抗体及び下流側測温抵抗体を有する空気流量検出素子と、上流側測温抵抗体と下流側測温抵抗体との温度差情報に基づいて空気流量検出素子の出力信号として処理する補正回路と、を備える（要約及び段落００１３）。補正回路部は、空気流量検出素子の出力信号が所定値を超えた場合に前記所定値を出力することで、ピーク値を成す山部あるいは谷部の一部が前記所定値にカットされた出力信号波形にする（要約）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４９１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
要するに、空気流量検出素子の出力信号の最大値と最小値とを求め、これらの値から求めたクランプ値を使って空気流量検出素子の出力信号をクランプすることで、空気流量検出素子の出力信号の平均値をマイナス方向にシフトさせ、脈動誤差を低減する。
【０００５】
しかし、実際のエンジンの脈動波形は高調波を含んだ歪んだ脈動波形であり、エンジンの種類やエンジンの負荷条件によって、脈動波形の高調波成分は変化する。この為、上記従来技術の様に空気流量検出素子の出力信号の最大値と最小値とに基づいて空気流量検出素子の出力信号をクランプする値を決定する方法では、高調波を含んだ歪んだ脈動波形に対応できない。高調波を含んだ歪んだ脈動波形の最大値および最小値は、高調波を含まない脈動波形の最大値および最小値とは異なる。この結果、高調波成分の変化に応じて適切なクランプ値を設定することが困難になり、高調波を含む出力信号に対して適切な補正ができなくなる可能性がある。つまり、上記従来技術ではエンジンの種類や負荷条件によって変化する実際のエンジンの脈動波形に対する配慮が欠けていた。
【０００６】
本発明の目的は、高調波を含んで歪んだ波形に対して脈動誤差を低減できる空気流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の空気流量計は、流量検出素子の出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出し、この検出信号をトリガにしたパルス信号を発生させ、このパルス信号に基づいて前記流量検出素子の出力信号を補正する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流量検出素子の出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出して脈動誤差を補正するので、流量検出素子で起こる物理現象に沿った波形処理をすることができ、より脈動誤差の小さい空気流量計を提供することが可能となる。
【０００９】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施例に係る空気流量計１００Ａの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る空気流量検出素子１の平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ’断面および流量検出素子1の上部空間（上空）を流れる空気流の温度分布を示す図である。
【図４】空気流量検出素子1の各部の波形を示す図である。
【図５】補正前の空気流量計１００Ａの測定誤差を示す図である。
【図６】空気流量計１００Ａの各部の波形を示す図である。
【図７】補正後の空気流量計１００Ａの測定誤差を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例に係る空気流量計１００Ｂの構成を示す図である。
【図９】補正前後の空気流量計１００Ｂの測定誤差を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例に係る空気流量計１００Ｃの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第４実施例に係る空気流量計１００Ｄの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第５実施例に係る空気流量計１００Ｅの構成を示す図である。
【図１３】空気流量計１００Ｅの各部の波形を示す図である。
【図１４】本発明の第６実施例に係る空気流量計１００Ｆの構成を示す図である。
【図１５】上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の空気流量に対する出力特性を示す図である。
【図１６】脈動時の上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の出力波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施例は、矛盾しない限り組み合わせ可能である。各実施例において、共通する構成には同じ符号を付し、説明を省略する。第１実施例で説明する内容は、その他の実施例にも共通し、その他の実施例においては第１実施例と異なる構成について説明する。
【００１２】
［実施例１］
本発明の第１実施例の空気流量計１００Ａを図１から図７により説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例に係る空気流量計１００Ａの構成を示す図である。
【００１４】
本実施例の空気流量計１００Ａは測定する空気流量に応じた出力信号を発生させる空気流量検出素子１と、空気流量検出素子１からの出力信号が所定のしきい値を通過したことを検出する信号検出器２と、信号検出器２の出力信号をトリガにしてパルス信号を発生するパルス発生器３と、パルス発生器３の出力信号を空気流量検出素子１の出力信号に加算する加算器４と、により構成される。空気流量計１００Ａは空気流量検出素子１の出力信号に基づいて空気流量信号を出力する。
【００１５】
なお、加算器４はパルス発生器３の出力に基づいて空気流量検出素子１の出力信号を補正する補正部に相当する。
【００１６】
図２は、本発明の第１実施例に係る空気流量検出素子１の平面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ’断面および流量検出素子1の上部空間を流れる空気流の温度分布を示す図である。
【００１７】
空気流量検出素子１は、図２，３に示す様に、シリコン基板５に形成された、熱絶縁膜で構成されるダイアフラム６を有する。ダイアフラム６には、測定空気流の温度よりも高温に加熱される発熱体８と、発熱体８の上流側に配置された上流側温度センサ７と、発熱体８の下流側に配置された下流側温度センサ９と、が設けられる。なお、上流側温度センサ７および下流側温度センサ９はポリシリコン薄膜や白金薄膜で作られた感熱抵抗やポリシリコン薄膜や金属薄膜で作られた熱電対で構成される。上流側温度センサ７は発熱体８の上流側の温度を計測し、下流側温度センサ９は発熱体８の下流側の温度を計測する。つまり、空気流量計１００Ａは、空気流量検出素子１の上部空間（以下、上空という）を流れる空気流よりも発熱体８の温度を高温に加熱し、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流によって発熱体８の上流側の温度が下がり、下流側の温度が上昇することを利用して、空気流量を計測する。この温度の変化を検出するために、上流側温度センサ７および下流側温度センサ９が設けられる。
【００１８】
次に、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布について図３により説明する。図３は、図２におけるＡ−Ａ’断面および流量検出素子1の上部空間（上空）を流れる空気流の温度分布を示す図である。なお、空気流の温度分布については、順流時の上空温度を実践で、逆流時の上空温度を点線で示す。
【００１９】
まず、順流（図３中では空気流が左から右側に流れる状態）の場合、空気流検出素子１の上空の空気流の温度は発熱体８に到達するまで低温を維持するが、発熱体８の上空を空気流が通過することで空気流量検出素子１の上空の空気流の温度は発熱体８の温度まで上昇する。そして、発熱体８の上空を過ぎると周囲への放熱により徐々に温度が低下する。
【００２０】
次に、逆流（図３中では空気流が右から左側に流れる状態）の場合も同様に、空気流量検出素子１の上空の空気流の温度は発熱体８に到達するまで低温で、発熱体８の上空を空気流が通過することで空気流検出素子1の上空の空気流の温度は発熱体８の温度まで上昇し、発熱体８を過ぎると空気流の温度は周囲への放熱により徐々に低下する。この結果、上流側温度センサ７の上空の温度は順流の場合は低温で、逆流の場合は高温になる。また、下流側温度センサ９の上空の温度は順流の場合は高温で、逆流の場合は低温になる。つまり、空気流量検出素子１の上空の温度は順流と逆流とで温度分布が異なり、順流から逆流に変化する時あるいは逆流から順流に変化する時に、温度分布の遷移が生じる。また、この温度分布の遷移には移行時間を要し、この移行時間は空気流量および空気流量の変化速度などの影響を受ける。例えば、順流の場合に空気流量が多くなると、外部への放熱量が増えて、下流側温度センサ９の上空の温度上昇が遅くなる。
【００２１】
次に、図４を用いて、この温度分布の遷移が空気流量検出素子1の出力信号へ与える影響について説明する。図４は、空気流量検出素子1の各部の波形を示す図である。
【００２２】
空気流量が図４に示す様に順流の状態Ａと逆流の状態Ｂとを行き来した場合、上流側温度センサ７の上空の温度は順流時には低温で逆流時には高温になるが、高温から低温への移行は高速であり、低温から高温への移行は低速になる。これは高温から低温に移行する場合には空気流に沿った低温の空気の移動で高温から低温に移行するが、低温から高温に移行する場合には発熱体８で加熱された空気の移動と周囲への放熱が釣り合うまでの時間が必要になるからである。
【００２３】
同様に、下流側温度センサ９の上空の温度は順流時には高温で逆流時には低温になるが、高温から低温への移行は高速であり、低温から高温への移行は低速になる。
【００２４】
また、上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の空気流量に対する感度は、上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の上空の空気流の温度に依存する。この為、上流側温度センサ７の出力は順流から逆流への移行時に感度が低下し、図４に破線で示すように、本来の出力よりも出力の絶対値が小さくなる。これは、上流側温度センサ７の上空温度が上昇するまでに時間を要し、この移行時間の間は上流側温度センサ７の感度が低下するためである。
【００２５】
同様に、下流側温度センサ９の出力は逆流から順流への移行時に感度が低下し、図４に破線で示すように、本来の出力よりも出力の絶対値が小さくなる。これは、下流側温度センサ９の上空温度が上昇するまでに時間を要し、この移行時間の間は下流側温度センサ９の感度が低下するためである。
【００２６】
また、図４に示す様に順流側の流量Ｑａが大きく逆流側の流量Ｑｂが小さい場合、下流側温度センサ９の上空温度の遅れの方が大きくなる。これは、下流側温度センサ９の温度が低温から高温に移行する時の流量が順流側の流量になり、流量の絶対値が大きい為に外部への放熱量が大きくなり、下流側温度センサ９の上空温度が上昇するのが遅くなるためである。この結果、下流側温度センサ９の誤差が大きくなり、上流側温度センサ７の検出温度と下流側温度センサ９の検出温度との差分として得られる空気流量検出素子1の出力の平均値は小さくなる。つまり、順流の状態と逆流の状態とを行き来する脈動状態では、順流から逆流あるいは逆流から順流に切り換わる時に、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移に遅れが生じることで、空気流量検出素子１の出力の平均値は小さくなる。
【００２７】
この結果、図５に示す様な測定誤差が生じる。図５は、補正前の空気流量計１００Ａの測定誤差を示す図である。なお、横軸の脈動振幅率は脈動振幅と平均流量との比、縦軸の空気流量計の測定誤差は真の流量の平均値と空気流量計の測定値の平均値との差を示す。
【００２８】
脈動振幅率が増加すると図中Ａ点の脈動振幅率で逆流が発生するが、この時に空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによるマイナス誤差が発生する。脈動振幅率が更に増加すると、流量平均値に対して順流側および逆流側の流量最大値が大きくなることで、順流側の流量波形と逆流側の流量波形が対称に近づく。その結果、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによるマイナス誤差は、順流から逆流に切り換わる時と逆流から順流に切り換わる時とで打消し合うようになるため、空気流量計の測定誤差は減少する。本実施例の空気流量計１００Ａは、この空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによるマイナス誤差の補正方法を提供する。
【００２９】
次に、図６により本実施例の空気流量計の動作について説明する。図６は、空気流量計１００Ａの各部の波形を示す図である。図６では、空気流量が図４と同様に順流の状態と逆流の状態とを行き来した場合を想定し、この時の空気流量検出素子１の出力を示した。なお、空気流量検出素子１の出力のグラフで示した破線は、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差がない場合の空気流量検出素子１の出力である。
【００３０】
空気流量検出素子１の出力が図６に示す様に変化した場合、信号検出器２は空気流量検出素子１の出力が所定のしきい値（本実施例では０）を通過したことを検出し、図６に示す様な出力信号を出力する。本実施例では、しきい値が０ボルトに設定され、信号検出器２はしきい値でＨ（ｈｉｇｈ）とＬ（ｌｏｗ）とが切り替わる矩形波を出力する。なお本実施例では、信号検出器２は、順流から逆流に切り換わる時に出力信号がＬからＨに立ち上り、逆流から順流に切り換わる時に出力信号がＨからＬに立ち下るように、構成されている。
【００３１】
パルス発生器３は信号検出２の立ち下りエッジをトリガにして図６に示す三角形の波形を１パルス出力する。このパルス信号は加算器４により空気流量検出素子１の出力信号に加算され、空気流量計の出力信号として出力される。つまり、本実施例の空気流量計１００Ａでは空気流量が逆流から順流に変化することを信号検出器２で捉え、パルス発生器３で発生させたパルス信号を逆流から順流に変化するタイミングで空気流量検出素子１の出力信号に加算することで、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによるマイナス誤差を補正する。
【００３２】
図７は、補正後の空気流量計１００Ａの測定誤差を示す図である。上述のマイナス誤差の補正により、図５に示した測定誤差（図７の補正前）を図７に示す測定誤差（図７の補正後）に修正することができる。
【００３３】
なお、本実施例では加算器４を用いたが、加算器４の代わりに乗算器や除算器に変更し、パルス発生器３の出力信号をこれらの演算に応じた信号に変更することも可能である。また、パルス発生器３の出力信号を本実施例では三角形の波形にしたが、方形波でも一次遅れの様な波形でも良い。要するに、パルス発生器３の出力信号は、図６の空気流量検出素子１の出力信号の破線（実際の流量値）と実線（マイナス誤差を含む測定値）との差分を補正して、実線を破線に近づける波形であればよい。
【００３４】
また、本実施例の空気流量計１００Ａでは空気流量検出素子１で生じる物理的な現象に即した補正であるため、如何なる空気流に対しても対応できる。つまり、実際のエンジンの脈動波形の様に高調波を含んだ歪んだ波形にも対応できる。
【００３５】
［実施例２］
次に、本発明の第２実施例である空気流量計１００Ｂを図８，９により説明する。図８は、本発明の第２実施例に係る空気流量計１００Ｂの構成を示す図である。図９は、補正前後の空気流量計１００Ｂの測定誤差を示す図である。
【００３６】
本実施例の空気流量計１００Ｂは基本的には第１実施例の空気流量計１００Ａと同じであるが、空気流量検出素子１の出力信号を所定の関数で変換する変換マップ１０と、パルス発生器３の出力信号と変換マップ１０の出力とを乗算する乗算器１１を付加した。本実施例において、変換マップ１０および乗算器１１は、空気流量検出素子１の出力信号に基づいて、パルス発生器３の出力信号を補正する補正部を構成する。
【００３７】
実施例１で説明した様に、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れは、その時の空気流量の状態に依存する。空気流量の状態は概ね空気流量検出素子１の出力信号と考えられるので、空気流量検出素子１の出力信号を、変換マップ１０を介して変換し、乗算器１１によりパルス発生器３の出力信号の大きさを変化させる。こうすることで、より正確に空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正することができる。この結果、図９に示す様に、より広い範囲の脈動振幅率で測定誤差を低減することが可能になる。
【００３８】
［実施例３］
本発明の第３実施例である空気流量計１００Ｃを図１０により説明する。図１０は、本発明の第３実施例に係る空気流量計１００Ｃの構成を示す図である。
【００３９】
本実施例の空気流量計１００Ｃは、基本的には第２実施例の空気流量計１００Ｂと同じであるが、空気流量検出素子１の出力信号を微分処理する微分器１２と、微分器１２の出力信号を所定の関数で変換する変換マップ（変換部）１３と、乗算器１１の出力信号と変換マップ１３の出力を乗算する乗算器１４と、空気流量検出素子１の出力信号から代表値を抽出する代表値検出部１５、代表値検出部１５の出力信号を所定の関数で変換する変換マップ（変換部）１６と、乗算器１４の出力信号と変換マップ１６の出力を乗算する乗算器１７とを、第２実施例の空気流量計１００Ｂに付加した。なお、代表値検出部１５は空気流量検出素子１の出力信号から平均値、周波数、最大値、最小値などを抽出する。
【００４０】
本実施例では、代表値、すなわち空気流量検出素子の出力信号の平均値、周波数、最大値、または最小値のいずれかを用いて、パルス発生器３で発生するパルス信号を補正する。パルス信号を補正する代表値として、平均値、周波数、最大値、または最小値の中から複数の代表値を用いるようにしてもよい。すなわち本実施例では、平均値、周波数、最大値、または最小値の少なくともいずれか一つを用いて、パルス発生器３で発生するパルス信号を補正する。
【００４１】
空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差はその時の空気流量の状態に依存するので、本実施例では空気流量検出素子１の出力信号の微分値および空気流量検出素子１の出力信号の代表値を用いて補正量を調整できるようにした。こうすることで、より正確に空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正することができる。微分器１２の出力信号および代表値検出部１５の出力信号で、パルス発生器３で発生するパルス信号のパルス幅を調整することで、より正確に流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正することができる。
なお、微分器１２の出力信号または代表値検出部１５の出力信号のいずれか一方で、パルス発生器３で発生するパルス信号のパルス幅を調整することも可能であり、こうすることで、第２実施例の空気流量計１００Ｂよりも正確に、流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施例では、空気流量検出素子１の出力信号の代表値または空気流量検出素子１の出力信号の微分値の少なくともいずれか一方に基づいて、パルス発生器３の出力信号を補正する。微分器１２、変換マップ１３および乗算器１４と、代表値検出部１５、変換マップ１６および乗算器１７とは、それぞれパルス発生器３の出力信号を補正する補正部を構成する。
【００４３】
また、本実施例で追加した、第２実施例と異なる構成は、第１実施例の空気流量計１００Ａに適用することができる。この場合、変換マップ１０および乗算器１１による補正部と、微分器１２、変換マップ１３および乗算器１４による補正部と、代表値検出部１５、変換マップ１６および乗算器１７による補正部とのうち、少なくともいずれか一つの補正部を有するように構成してもよい。
【００４４】
［実施例４］
本発明の第４実施例である空気流量計１００Ｄを図１１により説明する。図１１は、本発明の第４実施例に係る空気流量計１００Ｄの構成を示す図である。
【００４５】
本実施例の空気流量計１００Ｄは基本的には第３実施例の空気流量計１００Ｃと同じであるが、空気流量検出素子１の出力信号を流量換算値にリニアライズする変換マップ（リニアライズ部）１８を付加した。こうすることで、空気流量検出素子１の出力信号から空気流量に換算した代表値を容易に求めることを可能にした。また、空気流量検出素子１の出力信号から空気流量に換算した微分値も容易に求めることができる。これは、一般的に熱式の空気流量検出素子１の出力が空気流量の２〜４乗根の関数となり非線形であるため、空気流量検出素子１の出力信号を空気流量に換算するようにした。
【００４６】
また、本実施例で追加した、第３実施例と異なる構成は、第１，２実施例の空気流量計１００Ａ，１００Ｂに適用することができる。
【００４７】
［実施例５］
本発明の第５実施例である空気流量計１００Ｅを図１２，１３により説明する。図１２は、本発明の第５実施例に係る空気流量計１００Ｅの構成を示す図である。図１３は、空気流量計１００Ｅの各部の波形を示す図である。
【００４８】
本実施例の空気流量計１００Ｅは、基本的には第２実施例の空気流量計１００Ｂと同じであるが、信号検出器２の出力信号の立ち上がりエッジをトリガにして三角形の波形を１パルス出力するパルス発生器１９を追加し、パルス発生器１９の出力を空気流量検出素子１の出力信号に応じて大きさを変えるために、空気流量検出素子１の出力信号を所定の関数で変換する変換マップ２０と、パルス発生器１９の出力信号と変換マップ２０の出力とを乗算する乗算器２１と、乗算器１１の出力と乗算器２１の出力との加算を行う加算器２２を付加した。こうすることで、空気流量が逆流から順流に変化する時に生じる空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差だけではなく、空気流量が順流から逆流に変化する時に生じる空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差も補正できるようにした。このことにより、より高精度に空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正できる。
【００４９】
また、本実施例で追加した、第２実施例と異なる構成は、第１，３〜４実施例の空気流量計１００Ａに適用することができる。なお、逆流から順流に変化する時に生じる遷移遅れによる誤差を補正する方が補正の効果が大きいものの、順流から逆流に変化する時に生じる遷移遅れによる誤差だけを補正するようにしても補正の効果は得られる。
【００５０】
すなわち、パルス発生器としては、信号検出器２の出力信号の立ち上がりをトリガにしてパルス信号を発生する立ち上がり検出パルス発生器１９、あるいは信号検出器２の出力信号の立下りをトリガにしてパルス信号を発生する立ち下がり検出パルス発生器３の少なくともいずれか一方を有するようにするとよい。
【００５１】
［実施例６］
本発明の第６実施例である空気流量計１００Ｆを図１４から図１６により説明する。図１４は、本発明の第６実施例に係る空気流量計１００Ｆの構成を示す図である。図１５は、上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の空気流量に対する出力特性を示す図である。図１６は、脈動時の上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の出力波形を示す図である。
【００５２】
本実施例の空気流量計１００Ｆは、基本的には第１実施例の空気流量計１００Ａと同じであるが、上流側温度センサ７の出力と下流側温度センサ９の出力とを個別に取り出し、減算器２３で上流側温度センサ７の出力と下流側温度センサ９の出力との差分を演算する構成が第１実施例の空気流量計１００Ａと相違している。さらに、信号検出器２の入力を下流側温度センサ９の出力信号にする構成も第１実施例の空気流量計１００Ａと相違している。
【００５３】
熱式空気流量計の空気流量に対する出力は図１５に示す様に非線形な特性を持ち、且つ、順流側と逆流側で非対称な特性を持つ場合が多く、上流側温度センサ７の出力は順流側の出力信号の感度が大きく、逆流側の出力信号の感度が小さい。また、下流側温度センサ９の出力は順流側の出力信号の感度が小さく、逆流側の出力信号の感度が大きい。この様な特性を持つ上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の脈動時の出力信号は図１６に示す様に、上流側温度センサ７の出力信号は非対称な出力特性と上流側温度センサ７の応答遅れにより平均値がプラス側にシフトする。この結果、空気流量は順流から逆流まで変化するのに、上流側温度センサ７の出力は逆流を示す値まで達せず、逆流が発生していることを検出できない。このことは、上流側温度センサ７と下流側温度センサ９との差分信号でも、応答遅れにより振幅が小さくなることで発生する。これらの結果、順流から逆流あるいは逆流から順流に遷移したことを検出できなくなり、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正できなくなる。
【００５４】
この課題を解決するため、本実施例では下流側温度センサ９の出力信号を信号検出器２へ入力する。下流側温度センサ９の出力は、図１５に示す様に、逆流の時は大きく順流の時は小さくなる。この為、図１６に示す様に逆流側に大きく信号が振れるので逆流になることを検出することが容易にできる。こうすることで、順流から逆流あるいは逆流から順流に遷移したことを容易に検出できるので、空気流量検出素子１の上空を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を容易に補正することができる。このことは上流側温度センサ７および下流側温度センサ９の応答遅れが顕著に表れる高い脈動周波数で大きな効果が得られる。
【００５５】
以上説明したように、本発明に係る上述した実施例の空気流量計は、信号検出器２が判定に用いるしきい値が、空気の順流から逆流への変化する時点、または空気の逆流から順流への変化する時点を検出する値に設定され、パルス発生器３で発生するパルス信号に基づいて、空気流量検出素子１の上部空間を流れる空気流の温度分布の遷移遅れによる誤差を補正する。
【００５６】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１‥空気流量検出素子、２‥信号検出器、３‥パルス発生器、４‥加算器、５‥シリコン基板、６‥ダイアフラム、７‥上流側温度センサ、８‥発熱体、９‥下流側温度センサ、１０‥変換マップ、１１‥乗算器、１２‥微分器、１３‥変換マップ、１４‥乗算器、１５‥代表値検出部、１６‥変換マップ、１７‥乗算器、１８‥変換マップ、１９‥パルス発生器、２０‥変換マップ、２１‥乗算器、２２‥加算器、２３‥減算器、１００Ａ〜１００Ｆ…空気流量計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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