(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量測定装置が、
被計測流体の主通路の外部から内側に延び回路収納部を設けた本体部と、
前記本体部の先端側に形成され前記被計測流体の一部を流通させ内部に流量検出部を設けた計測用通路と、
前記回路収納部に設けられ前記流量検出部の検出結果を示す信号を発生する流量検出回路部と、を含み、
前記流量測定装置に一体に設けられた物理量を測定する物理量測定装置が、
前記流量測定装置内で前記被計測流体に係る物理量を検出する物理量検出部と、
前記回路収納部に設けられ前記物理量検出部の検出結果を示す信号に位相進み補正を施した信号を発生する物理量検出回路部と、を含み、
前記物理量検出部が、前記被計測流体に係る物理量の変化により素子定数が変化する回路素子を含み、
前記物理量検出回路部が、物理量を検出するために前記物理量検出部の回路素子に電圧または電流を供給すると共に、前記位相進み補正のために、検出結果の変動に従って前記物理量検出部の回路素子に供給する電圧または電流の値を変えて応答補正を行う、
流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項２】
前記物理量検出回路部が、前記物理量検出部の回路素子で検出された物理量信号を微分し、前記微分値に係数をかけた値を前記物理量検出部へ供給する電圧または電流の補正量とする、請求項１に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項３】
前記物理量検出部が、物理量の過渡状態を検出する過渡状態検出用回路素子を含み、
前記物理量検出回路部が、前記物理量検出部の過渡状態検出用回路素子で検出された物理量信号を微分し、前記微分値に係数をかけた値を前記物理量検出部の過渡状態検出用回路素子へ供給する電圧または電流の補正量とする、請求項１に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項４】
前記物理量検出回路部は、前記係数を、前記流量検出回路部で検出された流量により変更させる請求項２または３に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項５】
前記物理量検出部が前記計測用通路内に設けられ、
前記物理量測定装置が、前記回路収納部内の前記物理量と同種の物理量を検出する回路内物理量検出回路部をさらに含み、
前記物理量検出回路部が、前記位相進み補正、および前記物理量検出部と前記回路内物理量検出回路部の検出された物理量の物理量差補正により物理量の補正を行う請求項１から４までのいずれか１項に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項６】
前記流量検出回路部が、前記物理量検出回路部の補正された物理量で検出された流量を補正する請求項１から５までのいずれか１項に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項７】
前記物理量が、前記計測用通路における前記被計測流体の温度、または前記流量測定装置の本体部内における前記被計測流体の絶対湿度を得るための相対湿度と温度である請求項１から６までのいずれか１項に記載の流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置。
【請求項８】
被計測流体の主通路の外部から内側に延びた本体部に前記被計測流体の流量検出部で検出された流量の検出結果を示す信号を発生する流量検出回路部を収納し、前記本体部の先端側には前記被計測流体の一部を流通させる内部に前記流量検出部を設けた計測用通路を設けた流量測定装置の、検出値の調整を行うための前記被計測流体の物理量の測定において、
前記流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置により、
前記流量測定装置内で前記被計測流体に係る物理量を検出し、
前記物理量の検出結果を示す信号に位相進み補正を施し、
物理量を検出するために、前記被計測流体に係る物理量の変化により素子定数が変化する回路素子に電圧または電流を供給すると共に、前記位相進み補正のために、検出結果の変動に従って前記回路素子に供給する電圧または電流の値を変えて応答補正を行う
流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置における物理量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば内燃機関の吸入空気流量及び吸入空気温度を測定するのに用いられる流量測定装置等に関し、特に流量測定装置の検出値と同時に被計測流体の物理量を測定する物理量測定装置および物理量測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射制御において、吸入空気流量は、最適な燃料噴射量を決めるために最も重要な情報である。また、吸入空気温度や吸入空気絶対湿度等の吸入空気の物理量は、燃料噴射制御ならびに点火時期制御の補正に用いられ、内燃機関制御の精度向上に重要な情報である。ここで、流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置は、これら流量を測定する流量測定装置と物理量を測定する物理量測定装置を一体に構成することで、測定装置の取付工数や構成部品点数の削減ができ、小型で低コスト化が実現できる。このような従来の吸入空気の物理量である吸気温度を検出する吸気温度検出装置を備えた流量測定装置において、吸入空気の一部を取り込む計測用通路に、計測用通路内の流量を測定する流量検出素子を配置し、吸気温度を測定する吸気温度検出素子が計測用通路内または主通路に配置されたものが知られている。
流量検出素子には、流量検出部がミクロンオーダーの厚さの薄膜で構成された半導体素子が用いられる。また吸気温度検出素子には、サーミスタが用いられる。
通常、吸気温度検出素子を設けるために支持部材を設ける。しかしながら、この支持部材から伝わる熱が、吸気温度検出精度に影響を及ぼしていた。また、熱伝導率の低い支持部材を用いると低価格化が困難となっていた。
そこで、吸気温度計測精度の向上と低価格化を両立でき、さらに、高ロバスト性、高信頼性を得ることが可能な流量測定装置として、以下のような構造ならびに信号処理が提示されていた。
【０００３】
従来の流量測定装置では、曲りを有する計測用通路内に吸気温度検出素子を配置し、コネクタターミナルと支持ターミナルを分断し、支持部材から検出素子に伝わる熱の影響を低減していた(例えば、特許文献１参照)。
【０００４】
また、従来の流量測定装置では、流量検出素子と吸気温度検出素子とを１つの基板上に配置して一体化することにより低価格化させていた。
さらに、流量検出素子と吸気温度検出素子とを１つの基板上に形成した検出素子において、吸気温度検出素子をダイアフラム上に形成することにより、吸気温度検出素子と、この吸気温度検出素子が配置された基板部分を含む支持部材の熱容量を小さくし、吸気温度に対する応答速度を向上させていた。
さらに、吸気温度検出素子に印加する電圧をパルス駆動することで吸気温度検出素子の自己発熱の影響を低減することで、吸気温度計測精度を向上させていた(例えば、特許文献２参照)。
【０００５】
さらに、流量を含む従来の物理量演算手段では、測定装置を計測対象である物理量を計測する物理量計測手段の計測値の変化量を積算する物理量計測値変化量積算手段と、物理量計測手段による計測対象を計測対象以外の情報からモデル計測値として演算するモデル計測値演算手段と、モデル計測値の変化量を積算するモデル計測値変化量積算手段を有しており、モデル計測値変化量積算値と物理量計測値変化量積算値とから偏差を演算し、物理量計測値に偏差を加算して物理量の理想値を演算することで、物理量計測精度を向上させていた(例えば、特許文献３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２４６０６号公報
【特許文献２】特開２００６−１３８６８８号公報
【特許文献３】特許第４６５００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の流量測定装置においては、吸気温度を検出する検出素子の検出精度を向上させる構造や信号処理が提案されていた。しかしながら、特許文献１および特許文献２の流量測定装置では、吸気温度検出素子が主通路内の吸気温度変化に対して温度変化に遅れが生じるような熱容量の大きい計測用通路内や回路収納部に配置されると、吸気温度検出素子自体の吸気温度計測精度を向上しても、所望の吸気温度検出精度が得られないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３の物理量演算装置では、計測対象である物理量の計測装置以外の情報から物理量の理想値であるモデル計測値を演算する必要があり、モデル計測値の演算に必要な物理量情報の精度やばらつきを補正するために多大な評価工数がかかるという問題があった。
【０００９】
さらに、モデル計測値を演算するために信号処理能力の高い演算装置が必要となり、低価格化が困難であるという問題があった。
【００１０】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、吸気温度を含めた物理量を検出するための検出素子で計測された物理量信号に位相進み処理を行うことで、物理量に対する応答速度を向上させて、高精度な物理量測定と低価格化が両立できる流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置および物理量測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、流量測定装置が、被計測流体の主通路の外部から内側に延び回路収納部を設けた本体部と、前記本体部の先端側に形成され前記被計測流体の一部を流通させ内部に流量検出部を設けた計測用通路と、前記回路収納部に設けられ前記流量検出部の検出結果を示す信号を発生する流量検出回路部と、を含み、前記流量測定装置に一体に設けられた物理量を測定する物理量測定装置が、前記流量測定装置内で前記被計測流体に係る物理量を検出する物理量検出部と、前記回路収納部に設けられ前記物理量検出部の検出結果を示す信号に位相進み補正を施した信号を発生する物理量検出回路部と、を含み、前記物理量検出部が、前記被計測流体に係る物理量の変化により素子定数が変化する回路素子を含み、前記物理量検出回路部が、物理量を検出するために前記物理量検出部の回路素子に電圧または電流を供給すると共に、前記位相進み補正のために、検出結果の変動に従って前記物理量検出部の回路素子に供給する電圧または電流の値を変えて応答補正を行う、流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置等にある。
【発明の効果】
【００１２】
この発明では、物理量検出回路により物理量検出部からの物理量信号に位相進み補正を行うことで、被計測流体の物理量変化に対する応答速度が向上した、高精度で低価格な流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置および物理量測定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置の主通路に取り付けられた状態を示す主通路に垂直な断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置の主通路に取り付けられた状態を示す主通路に平行な断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置の概略構成を示す回路図である。
【図４】図１の検出素子部およびその周辺を示す主通路に垂直な要部の断面図である。
【図５】図１の検出素子部およびその周辺を示す主通路に平行な要部の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る吸気温度検出部の応答特性を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る吸気温度検出部の応答遅れ時間を示す図である。
【図８】図７の流量が高い場合の吸気温度検出部の応答特性を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るデジタルフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る検出素子部およびその周辺を示す主通路に垂直な断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２に係る検出素子部およびその周辺を示す主通路に平行な断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態２に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置の概略構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態２に係る相対湿度検出部の応答特性を説明するための図である。
【図１４】この発明の実施の形態２に係る温度検出部の応答特性を説明するための図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置の概略構成を示す回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態３に係る吸気温度検出部の応答特性を説明するための図である。
【図１７】この発明による物理量測定装置におけるデジタルフィルタの位相進み処理を行う再帰形デジタルフィルタの構成の一例を示す図である。
【図１８】この発明による物理量測定装置における電圧変換部の定電流値を変えて位相進み処理を行う構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１による流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置について図１から図９を用いて説明する。以下の説明では例えば、被計測流体を吸入空気、物理量を吸入空気の温度とする。
図１，２は実施の形態１に係る物理量測定装置を備えた流量測定装置１が、被計測流体が流れる配管１００内の主通路２に挿入されて取り付けられた状態を示す図である。図１は主通路２の被計測流体の流通方向(図２のＣＤ)に垂直な断面図(図２のＡ１−Ａ１線に沿った断面図)である。図２は被計測流体が流れる流通方向ＣＤに平行な断面図(図１のＡ２−Ａ２線に沿った断面図)である。
図３は、物理量測定装置である吸気温度測定装置３を一体に備えた流量測定装置１の検出部の概略構成を示す回路図である。
図４は図１の検出素子部４およびその周辺を示す図１と同じ主通路２の被計測流体の流通方向に垂直な断面図である。
図５は図１の検出素子部４およびその周辺を示す図２と同じ主通路２の被計測流体の流通方向に平行な断面図である。例えば、被計測流体の主流は、図２中に矢印ＣＤで示す方向に流れている。
【００１５】
図６は、実施の形態１の吸気温度測定装置３の吸気温度検出部７での応答速度改善の効果を説明するための図である。
図７は、吸気温度検出部７の流量の変化に対する応答遅れ時間を示す図である。
図８は、流量が多い場合の吸気温度検出部７の応答特性を説明するための図である。
図９は、デジタルフィルタの周波数特性を示す図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、流量測定装置１は、配管１００に装着され、配管１００内の被計測流体の流量および温度を計測するために用いられる。流量測定装置１は、配管１００内に差し込まれる平板部分が、配管１００に固定されるベース１０側の本体部１ａと、配管１００内に挿入された先端部側となる計測用通路構成部１ｂによって構成されている。本体部１ａは、被計測流体が流れる主通路２内に向かって延び、内部に回路収納部２３が形成されている。計測用通路構成部１ｂには、被計測流体の一部を流通させる計測用通路５が形成されている。
【００１７】
プレート９は、本体部１ａおよび計測用通路構成部１ｂに渡って延びる支持体となり、本体部１ａでは回路収納部２３の回路基板８を支持し、計測用通路構成部１ｂでは検出素子部４を搭載した基板１６を支持すると共に計測用通路５の壁面を形成する。プレート９の計測用通路５の壁面を形成する部分には、基板１６の同一主面上に、被計測流体の温度を検出する吸気温度検出部７と流量を検出する流量検出部６が形成された検出素子部４が配設されている。
【００１８】
また、図１および図４に示すように、主通路２内において、計測用通路５の壁面部を構成するプレート９の平面は、主通路２の流通方向に平行となるように配設されている。また、図１および図２に示すように、流量測定装置１は、本体部１ａが上、計測用通路構成部１ｂが下となるように配管１００に固定されている。
【００１９】
次に、この発明の流量測定装置１についてより詳細に説明する。図１から図５において、主通路２は被計測流体が通過する例えば円筒形状の配管１００の内部流路である。例えば自動車用内燃機関の場合、主通路２は、通常、吸入空気濾過装置(図示せず)と一体に構成された吸気管路の流路である。そして被計測流体は気体、例えば空気からなる。配管１００のフランジ部１００ａには、主通路２の被計測流体の計測のために流量測定装置１をプラグインするための挿入穴１００ｂが設けられている。
【００２０】
流量測定装置１は、
主通路２に配設されて被計測流体の一部を流通させる計測用通路５と、
計測用通路５内を流通する被計測流体の流量を検出する流量検出部６および被計測流体の温度を計測する吸気温度検出部７が同一の基板１６上に形成された検出素子部４と、
流量検出部６と吸気温度検出部７を駆動し流量検出信号と吸気温度検出信号を処理するための制御回路が構成された回路基板８と、
検出素子部４および回路基板８を保持するプレート９と、
プレート９を支えるベース１０と、
プレート９のベース１０と反対側の端で、プレート９と対向するように設けられ計測用通路５を構成する計測用通路形成カバー１１と、
プレート９のベース１０側で、プレート９と対向するように設けられ回路基板８を収納する回路収納部２３を形成するカバー３６と、
を有する。
【００２１】
図４に被計測流体の流通方向に垂直な断面図、図５に被計測流体の流通方向に平行な断面図で示すように、検出素子部４は、流量検出部６と吸気温度検出部７を備えている。
流量検出部６は、被計測流体の流量を検出するための発熱抵抗６０２と、発熱抵抗６０２の被計測流体の上流側と下流側にそれぞれ配置された発熱温度検出抵抗６０３と、被計測流体の温度を検出し、流量検出の温度補償を行う温度補償用抵抗６０４を備えている。
吸気温度検出部７は、被計測流体の温度を検出するための吸気温度検出抵抗７０５を備えている。
流量検出部６と吸気温度検出部７は、例えば矩形平板状の基板１６の表面に形成され、発熱抵抗６０２および発熱温度検出抵抗６０３、温度補償用抵抗６０４、吸気温度検出抵抗７０５に電気的に接続された入出力端子１６ａが基板１６の表面の一方の縁に形成され、回路基板８側へ接続されている。
【００２２】
ここで、発熱抵抗６０２、発熱温度検出抵抗６０３、温度補償用抵抗６０４、吸気温度検出抵抗７０５および入出力端子１６ａは、基板１６の表面に、白金、ニッケル、鉄、ニッケル合金、チタン、モリブデンなどのいずれかからなる感熱抵抗膜をパターニングして形成される。また、発熱抵抗６０２、発熱温度検出抵抗６０３および温度補償用抵抗６０４の形成領域である流量検出部６は、基板１６を裏面側から除去して形成されたキャビティによりダイアフラム構造としてもよい。
【００２３】
さらに、基板１６の材料としては、シリコンあるいはセラミックなどの電気絶縁材料が用いられる。なお、吸気温度検出抵抗７０５の形成領域である吸気温度検出部７も、流量検出部６と同様に、基板１６を裏面側から除去して形成されたキャビティによりダイアフラム構造としてもよい。また、吸気温度検出部７は流量検出部６と同じ基板１６に形成されているが、流量検出部６と別の基板に形成してもよい。
【００２４】
また図３で流量測定装置１の回路図を示したように、回路基板８は、定電圧電源１７、トランジスタ１８、固定抵抗１９、オペアンプ２０、定電流源２１を構成要素として、吸気温度検出回路部８ａ、発熱抵抗温度制御回路部８ｂ、流量検出回路部８ｃ、回路内物理量検出回路部である回路基板温度検出回路部８ｄ(詳細は後述)を構成している。
【００２５】
吸気温度検出回路部８ａは、吸気温度検出部７の吸気温度検出抵抗７０５に定電流源２１で電流を供給し電圧に変換する電圧変換部８ａ１と、アナログ信号である電圧変換部８ａ１からの電圧信号を２進数のデジタル信号に変換するアナログ−デジタル(Ａ／Ｄ)変換部８ａ２と、デジタル信号を予め設定された所望の出力特性に従って調整する吸気温度信号調整部８ａ３を備える。
流量検出回路部８ｃは、入力される電圧を予め設定された所望の出力特性に従って調整する流量信号調整部８ｃ１を備えている。
回路基板温度検出回路部８ｄは、回路基板８の温度を検出する回路基板温度検出部８ｄ１、入力される検出された温度を示す信号を予め設定された所望の出力特性に従って調整する回路基板温度信号調整部８ｄ２を備えている。
【００２６】
プレート９は、例えば矩形平板状に形成されたプラスチック材料によって構成される。プレート９の回路基板８が設けられた部分の回路基板８のある面側にカバー３６が貼り合わされて回路収納部２３が形成される。またプレート９の基板１６の特に検出素子部４(流量検出部６および吸気温度検出部７を含む)が設けられた部分の基板１６のある面側に、計測用通路５(５ａ−５ｇを含む)が形成された計測用通路形成カバー１１が貼り合わされて検出素子収納部２４が形成される。
より詳細には、基板１６は回路収納部２３側にまで延びるように形成され、入出力端子１６ａと回路基板８との接続を可能にしている。
回路基板８は回路収納部２３内に収納され、接着剤により固定されている。検出素子部４を搭載した基板１６が、入出力端子１６ａを回路基板８側に位置させて検出素子収納部２４内に収納され、プレート９に接着剤により固定されている。なお、検出素子収納部２４は、計測用通路５の一部であり、検出素子部４が配置される領域を言う。また、回路基板８および検出素子部４はプレート９の表面(一主面または内面)と同一面に配置されている。
【００２７】
流量測定装置１の配管１００に固定するためのベース１０は、図１に示すように、流量測定装置１を主通路２に挿入した際に気密性を確保する配管１００のフランジ部１００ａとの接合部１０ａと、その接合部１０ａの内側に配設されて回路基板８と配管１００外部との信号の授受を行うコネクタ部１０ｂ(インサート導体１０ｃを含む)と、コネクタ部１０ｂから配管１００側へ配設された回路収納部２３との連結部１０ｄを有しており、接合部１０ａ、コネクタ部１０ｂ、連結部１０ｄがインサート導体１０ｃ等を取り込むようにして、例えばポリブチレンテレフタレート等の樹脂により一体にモールド形成される。
【００２８】
回路基板８を収納する回路収納部２３は、プレート９とカバー３６によって囲まれて形成される。ベース１０にはプレート９の外側端が接着固定されている。プレート９には、検出素子部４を搭載した基板１６、および回路基板８が取り付けられている。検出素子部４を搭載した基板１６は検出素子収納部２４から回路収納部２３側にまで延長して設けられている。基板１６の入出力端子１６ａと回路基板８の入出力端子８ａａは回路収納部２３内に露出されて、例えばボンディングワイヤＢＷ等で電気的に接続されている。
【００２９】
また、プレート９と共に計測用通路５を形成する計測用通路形成カバー１１は、例えばポリブチレンテレフタレート等の樹脂により成型されている。計測用通路形成カバー１１の内側の面は、ベース１０から延びたプレート９の内側の面と接着剤などにより固定されている。計測用通路形成カバー１１の内側の面には、計測用通路５のための凹部が形成されている。そして計測用通路形成カバー１１をプレート９に貼り合わされることにより、例えば通路断面形状が矩形の計測用通路５が構成される。なお、ベース１０、プレート９、計測用通路形成カバー１１を、樹脂等によりと一体に形成してもよい。
【００３０】
計測用通路５は、図２のように、流入口５ａ、第１通路部５ｂ、第１屈曲部５ｃ、第２通路部５ｄ、第２屈曲部５ｅ、検出素子部４が配置される第３通路部５ｆ、第３屈曲部５ｇ、第４通路部５ｈ、および流出口５ｉを備え、屈曲した形状に形成されている。流入口５ａは、流量測定装置１の先端部(コネクタ部１０ｂと反対側の端部)近傍に、被計測流体の主流の流通方向ＣＤに対して上流側に向いて開口し、被計測流体を計測用通路５に流入させる。流出口５ｉは、流量測定装置１の先端部端面に流通方向ＣＤに垂直または略垂直な方向を向いて開口し、被計測流体を計測用通路５から主通路２側へ流出させる。すなわち、流量測定装置１の先端部側の端面は、流通方向ＣＤと平行または略平行な面である。
【００３１】
より詳細に計測用通路５の流れを説明する。第１通路部５ｂは、流入口５ａから第１屈曲部５ｃに至るように、被計測流体の主流の流通方向ＣＤに延びるように設けられている。第２通路部５ｄは、第１屈曲部５ｃから第２屈曲部５ｅに至るように流通方向ＣＤと直交または略直交する方向に回路基板８に向かって延びるように設けられている。第３通路部５ｆは、回路収納部２３に近接して、第２屈曲部５ｅから第３屈曲部５ｇに至るように流通方向ＣＤに延びるように設けられている。第４通路部５ｈは、第３屈曲部５ｇから流出口５ｉに至るように流通方向ＣＤと直交または略直交する方向に回路基板８から離れるように延びて設けられている。第１屈曲部５ｃ、第２屈曲部５ｅ、第３屈曲部５ｇは、被計測流体の流れる方向を直角または略直角に曲げるように形成されている。
【００３２】
また図５に示すように、検出素子部４の流量検出部６の発熱抵抗６０２、２つの発熱温度検出抵抗６０３および温度補償用抵抗６０４の形成領域と、吸気温度検出部７の吸気温度検出抵抗７０５の形成領域が、計測用通路５の第３通路部５ｆ内に露出している。
【００３３】
また図２に示すように、複数本のインサート導体１０ｃが、それぞれの一端を回路収納部２３内に露出させ、他端をコネクタ部１０ｂ内に露出するように、ベース１０にインサート成形されている。また図５に示すように、基板１６に設けられた検出素子部４の入出力端子１６ａと回路基板８の入出力端子８ａａとがボンディングワイヤＢＷを用いてワイヤボンディングされている。また、回路基板８の入出力端子８ａａとインサート導体１０ｃの一端とがボンディングワイヤＢＷを用いてワイヤボンディングされている。なお、電気的接続の手法としてワイヤボンディングの例を説明しているが、溶接、はんだ付けなどの電気的接続方法を用いてもよい。
さらに、樹脂製のカバー３６が、回路収納部２３の外周溝(より具体的には、プレート９の両側にプレート９と直交する方向に延びる側面部材、計測用通路形成カバー１１、連結部１０ｄのそれぞれの縁部、図１，２，４等参照)に塗布された接着剤により接着されて回路収納部２３の口を塞いでいる。なお、口を塞ぐ手法として接着剤による接着の例を説明しているが、溶着などの方法を用いてもよい。また図示していないが一般的には、封止用ゲルが回路収納部２３内に充填されている。
【００３４】
このような流量測定装置１は、ベース１０から延びる延出部の基部が、ベース１０と、側面部材を含むプレート９および側面部材に貼り合されるカバー３６によって形成される本体部１ａと、プレート９およびプレート９貼り合される計測用通路形成カバー１１によって形成される計測用通路構成部１ｂと、で構成される。延出部の基部は直方体に形成され、本体部１ａ(計測用通路構成部１ｂも同様)は、その延出方向と直交する断面形状が矩形である。また、この本体部１ａおよび計測用通路構成部１ｂが接合部１０ａの延出方向の投影面内に包含されている。
【００３５】
上記のように、本体部１ａおよび計測用通路構成部１ｂは、延出方向に直交する断面が矩形であり、その矩形外周の長辺となる一方の壁面がプレート９の裏面、他方の壁面がカバー３６および計測用通路形成カバー１１の外面に相当する。
さらに、計測用通路５の流入口５ａは、延出方向と直交する計測用通路構成部１ｂの断面の矩形外周の短辺側で、かつ、プレート９の先端部近傍の主通路２の上流側となる側面に形成されている。計測用通路５の流出口５ｉは、プレート９の先端部の流通方向ＣＤに平行な端面の主通路２の流入口５ａより下流となる位置に形成されている。
【００３６】
流量測定装置１は、図１のように、本体部１ａが主通路２内に延びるように挿入穴１００ｂに挿入され、ベース１０のフランジ状の接合部１０ａを配管１００のフランジ部１００ａにネジ３８により固定されて取り付けられる。
この流量測定装置１は、本体部１ａ(計測用通路構成部１ｂも同様)の延びた方向と直交する断面の矩形外周の長辺で構成される壁面が、主通路２内を流通する被計測流体の主流の流通方向ＣＤと平行または略平行となるように、かつ、本体部１ａの断面の矩形外周の短辺で構成される一方の壁面が、流通方向ＣＤと直交または略直交するように上流側に向いて、主通路２にプラグインされている。そして図１に示すように、Ｏリング１０ｅが連結部１０ｄと挿入穴１００ｂとの間に介装され、気密性が確保されている。
計測用通路５の流入口５ａは、主流の流通方向ＣＤと直交する上流側を向いた面で開口し、流出口５ｉは、主流の流通方向ＣＤと平行な下を向いた面で開口している。
【００３７】
そして、主通路２内を流通する被計測流体は、流入口５ａから計測用通路５内に流れ込み、第１通路部５ｂ内を主流の流通方向ＣＤに沿って流れ、第１屈曲部５ｃで略直角に曲げられ、第２通路部５ｄ内を主流の流通方向ＣＤと略直交する方向に流れる。ついで、被計測流体は、第２屈曲部５ｅにより流れ方向を略直角に曲げられ、計測位置となる第３通路部５ｆ内を主流の流通方向ＣＤに流れ、検出素子部４の表面に沿って流れる。その後、被計測流体は、第３屈曲部５ｇにより流れ方向を略直角に曲げられ、第２通路部５ｈ内を主流の流通方向ＣＤと略直交する方向に流れ、流出口５ｉから主通路２内へ排出される。
【００３８】
そして図２に示すように、外部の電力がコネクタ部１０ｂからインサート導体１０ｃを介して、回路基板８に構成された制御回路に供給される。この制御回路は、図３に示すように、吸気温度検出回路部８ａと、発熱抵抗温度制御回路部８ｂと、流量検出回路部８ｃと、回路基板温度検出回路部８ｄとで構成されている。
【００３９】
図３に示すように吸気温度検出回路部８ａにおいて、電圧変換部８ａ１は、検出素子部４の吸気温度検出部７に配設された温度によって抵抗値が変化する吸気温度検出抵抗７０５に定電流源２１から電流を供給し、温度に応じた電圧信号を検出する。
Ａ／Ｄ変換部８ａ２は、電圧変換部８ａ１で検出された電圧信号を２進数のデジタル信号に変換される。
吸気温度信号調整部８ａ３は、デジタルフィルタＤＦで位相進み処理を行い、回路基板温度検出回路部８ｄからの回路基板８の温度とＡ／Ｄ変換部８ａ２からの吸気温度との温度差に従った温度差補正処理を行った後、予め設定された特性に調整して、吸気温度信号ＩＡＴとして出力端子より出力する。デジタルフィルタＤＦは、流量検出回路部８ｃで検出される信号に従ってフィルタ定数が変化し、さらに高周波の信号を減衰させるローパスフィルタＬＰＦ機能を有している。
そして、図１７に示すように、デジタルフィルタＤＦの位相進み処理は、乗算器８ＭＬ１−８ＭＬ５と加算器８ＡＤ１−８ＡＤ４と遅延回路８ＤＬ１−８ＤＬ４を使った無限インパルス応答フィルタの構成を持つ再帰形デジタルフィルタにて実現することができる。
図１７の再帰形デジタルフィルタでは概略、入力信号を遅延回路８ＤＬ１−８ＤＬ４で遅延した信号に乗算器８ＭＬ１−８ＭＬ５でそれぞれの係数が掛けられた信号が加算器８ＡＤ１−８ＡＤ４で加算されて出力される。
図１７に示すフィルタ定数である乗算器８ＭＬ１−８ＭＬ５の係数ａ０，ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の値により図９の周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２を決めることができる。
さらに流量信号ＦＬＡに従い、フィルタ定数ａ０，ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２の値を変更し、図９の周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２を変更することで、高周波の信号を減衰させるローパスフィルタ機能を有する最適なデジタルフィルタＤＦの周波数特性を得ることができる。ここでは、無限インパルス応答フィルタの構成を持つ再帰形デジタルフィルタで説明したが、有限インパルス応答フィルタで構成してもよい。
【００４０】
発熱抵抗温度制御回路部８ｂは、検出素子部４の流量検出部６に配設された発熱抵抗６０２と温度補償用抵抗６０４と、回路基板８の固定抵抗１９とによりブリッジ回路を構成する。そしてブリッジ回路の差動信号をオペアンプ２０により検出する。そして差動信号で制御されるトランジスタ１８を介して、定電圧電源１７からブリッジ回路への電流を供給することで、発熱温度が一定になるようにフィードバック制御を行う。
【００４１】
流量検出回路部８ｃは、検出素子部４の流量検出部６に配設された発熱抵抗６０２の主流の流通方向ＣＤの上流と下流にそれぞれ配置されて発熱抵抗６０２の熱の影響によって抵抗値が変化する２つの発熱温度検出抵抗６０３と、回路基板８の固定抵抗１９および定電圧電源１７によってブリッジ回路を構成する(発熱抵抗体型流量計)。そしてブリッジ回路によって流量に応じた差動信号が検出される。検出された差動信号は流量信号調整部８ｃ１に供給される。この差動信号は、流量信号調整部８ｃ１によって予め設定された特性に調整され、流量信号(ＦＬＡ)として出力端子より出力される。
また流量信号調整部８ｃ１は、吸気温度検出回路部８ａの吸気温度信号調整部８ａ３からの吸気温度信号(ＩＡＴ)に従って、吸気温度補正を流量信号(ＦＬＡ)に行っている。
なお流量信号調整部８ｃ１を、吸気温度信号調整部８ａ３のようにデジタル回路で構成する場合には、入力信号を最初にＡ／Ｄ変換する。アナログ回路で構成する場合には、吸気温度信号調整部８ａ３へはＡ／Ｄ変換した信号を送る。
【００４２】
回路基板温度検出回路部８ｄにおいて、回路基板温度検出部８ｄ１は、回路基板８に配設された温度によって抵抗値が変化する回路基板温度検出抵抗８０１に定電流源２１で電流を供給し、電流を電圧に変換し、電圧信号を得る。
回路基板温度信号調整部８ｄ２は、供給された電圧信号を、予め設定された特性に調整し、回路基板温度信号ＣＢＴとして吸気温度検出回路部８ａに出力する。
なお回路基板温度信号調整部８ｄ２を、吸気温度信号調整部８ａ３のようにデジタル回路で構成する場合には、入力信号を最初にＡ／Ｄ変換する。アナログ回路で構成する場合には、吸気温度信号調整部８ａ３へはＡ／Ｄ変換した信号を送る。
吸気温度検出回路部８ａの吸気温度信号調整部８ａ３は、回路基板温度信号ＣＢＴと吸気温度信号ＩＡＴを比較し、温度差が生じた場合、吸気温度信号ＩＡＴに補正を行う。
例えば、吸気温度信号(ＩＡＴ)と回路基板温度信号(ＣＢＴ)の差分を差動増幅器で増幅し、さらにＡ／Ｄ変換でデジタル信号に変換した後、乗算器でデジタル信号に係数を掛け、加算器で位相進み処理された吸気温度信号に加算することで実現する。
なお、回路基板温度検出部８ｄ１は、回路基板温度検出抵抗８０１に定電流源２１から電流を供給して形成しているが、トランジスタのベースとコネクタ間をショートさせ、定電流源からトランジスタのコレクタに電流を供給し、トランジスタのベースとエミッタ間の電圧を回路基板温度信号調整部８ｄ２に供給するように形成してもよい。
【００４３】
図６は、この発明の実施の形態１の流量測定装置１の吸気温度検出回路部８ａの応答特性を示す図であり、被計測流体の温度変化にともなう吸気温度検出部７の検出温度の変化を示している。
検出温度の変化は、例えば、雰囲気温度が低温の環境から暖気された車庫に車を入れると吸入空気温度が低温から急上昇する場合や、車のボンネットを開けた状態から閉めると、エンジンルーム内の高温の空気が吸気に取り込まれ吸気温度が急上昇する場合がある。また、エンジンをアイドル運転状態で暖機運転し、エンジンルーム内の温度が上昇した状態から急加速した場合、吸気温度が高温から急下降する。
図６の破線Ａは、被計測流体が温度変化したときの主通路２内の温度を示しており、計測用通路５において計測すべき目標となる波形すなわち温度の時間変化を示している。実線Ｂは、吸気温度信号調整部８ａ３におけるデジタルフィルタＤＦによる吸気温度信号(ＩＴＡ)に対する位相進み補正機能と、吸気温度(ＩＡＴ)と回路基板温度(ＣＢＴ)の温度差補正機能、を有するこの発明の吸気温度測定装置３によって得たデータ(吸気温度信号ＩＡＴ)である。一点鎖線Ｃは、デジタルフィルタＤＦによる位相進み補正と、吸気温度(ＩＡＴ)と回路基板温度(ＣＢＴ)の温度差補正、を行わない場合の比較データ(吸気温度信号)を示す。
一点鎖線Ｃは、平衡状態に達するまでの時間が破線Ａおよび実線Ｂよりも長く、また、平衡となった温度が最も低いことを示している。すなわち、デジタルフィルタＤＦにより吸気温度信号に位相進みと吸気温度と回路基板温度の温度差補正を行ったこの発明の吸気温度測定装置３によれば、実際の被計測流体の温度変化により近いデータを得ることができる。
【００４４】
図６の一点鎖線Ｃに示すように、デジタルフィルタＤＦにより吸気温度信号に位相進みを行わない流量測定装置では、計測用通路５内の温度は、主通路２内の温度に比べてゆっくり上昇する。これは、モールドで形成された計測用通路５内は熱容量が大きく、主通路２の被計測流体の温度変化に対して応答遅れが生じるため、正確な吸気温度を検出できなくなっているためである。また、主通路２内の温度に対して配管１００の外の温度が低い場合、計測用通路５は、温度変化が平衡に達しても主通路２内の温度より低くなる。これは、配管１００の外側からコネクタ部１０ｂ、計測用通路５への熱の伝わりにより、計測用通路５に影響を与えているためである。
例えば、基板１６の吸気温度検出部７の基板部分をダイアフラム構造とする等、吸気温度検出部７の熱容量を小さくし、吸気温度検出部７の温度変化に対する応答速度を向上させても、計測用通路５内の温度に誤差が生じているため、正確な吸気温度を検出できない。
【００４５】
この実施の形態１によれば、吸気温度検出回路部８ａの吸気温度信号調整部８ａ３のデジタルフィルタＤＦで吸気温度検出部７からの信号に位相進み処理を行うことができる。このような構成にすることにより、吸気温度検出回路部８ａから出力される吸気温度信号は、図６の実線Ｂに示すように、真値である主通路２内の温度に対する測定誤差が低減され、被計測流体の温度変化に対する応答速度を向上することができる。また、デジタルフィルタＤＦで位相進み処理を行うことで、アナログフィルタで必要な大容量のコンデンサが不要となり、小型化と低価格化を容易に実現することができる。さらに、回路基板温度と吸気温度を比較し、温度差が生じた場合に吸気温度信号に補正を行うことで、平衡となった温度を真値である主通路２内の温度に近づけることができる。
【００４６】
図７は、流量に対する被計測流体が温度変化したときの計測用通路５内の吸気温度検出部７の応答遅れ時間を示す。図８は、図６より流量が多い場合の、図６と同様なこの発明の実施の形態１の流量測定装置１の吸気温度検出回路部８ａの応答特性を示す図である。
図８に示すように、流量が多い場合、熱伝達率が高くなり、計測用通路５内の吸気温度の応答遅れが小さくなるため、実線Ｂの矢印で示されたピーク部分のように、位相進み補正が過補正となり計測精度が悪化する場合がある。
このような場合、デジタルフィルタＤＦに流量毎にまたは流量に従ってフィルタ定数を変える機能をもたせることで、吸気温度計測精度を悪化させることなく吸気温度変化に対して精度の高い応答補正を行うことができる。
例えば流量検出回路部８ｃからの流量信号(ＦＬＡ)に従ってフィルタ定数を変える。
【００４７】
さらに図７に示すように、流量が多い場合、吸気温度検出部７の応答遅れ時間は小さくなるため、位相進み補正を行わなくても要求する計測精度を確保することができる。この場合は、流量信号(ＦＬＡ)に従って位相進み補正が不要な流量以上でデジタルフィルタＤＦの位相進み補正機能を停止させることで、フィルタ定数のデータ記憶量を低減することができ、さらなる低価格化が可能になる。
【００４８】
また、図９に示すデジタルフィルタの周波数特性のように、ローパスフィルタ機能を付加することにより、位相進み補正により増幅される高周波のノイズ信号を減衰させてノイズ耐量を向上することができ、高精度な吸気温度計測を実現することができる。図９のゲインを示す山の部分が低周波領域であり、山の右側が高周波領域である。
なお、デジタルフィルタＤＦとは別に乗算器と加算器と遅延回路を使った有限インパルス応答フィルタまたは無限インパルス応答フィルタにて実現するローパスフィルタＬＰＦを設けてもよい。
【００４９】
さらに、図３に示すように、流量信号調整部８ｃ１は、吸気温度信号調整部８ａ３からの高精度な吸気温度情報を用いて、流量信号(ＦＬＡ)の吸気温度による特性変化を補正することで、高精度な流量計測を実現することができる。
【００５０】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置について図１０から図１４を用いて説明する。物理量測定装置を備えた流量測定装置の全体の構成は図１，２に示したものと基本的に同じである。以下の説明では例えば、被計測流体を吸入空気、物理量を絶対湿度を求めるための吸入空気の相対湿度と温度とする。
図１０は実施の形態２における検出素子部４およびその周辺を示す図１と同じ主通路２の被計測流体の流通方向に垂直な断面図である。
図１１は実施の形態２における検出素子部４およびその周辺を示す図２と同じ主通路２の被計測流体の流通方向に平行な断面図である。
図１２は実施の形態２における物理量測定装置である吸気温湿度測定装置３ａを一体に備えた流量測定装置１の検出部の概略構成を示す回路図である。
図１３は実施の形態２における相対湿度検出部４４の応答速度改善の効果を説明するための図である。
図１４は実施の形態２の温度検出部４５の応答速度改善の効果を説明するための図である。
【００５１】
図１０，１１に示すように、物理量検出部を構成する温湿度測定装置は回路基板８上のワイヤボンディングパッド面にはんだ付けにて実装される。その他の電子部品は、回路基板８上のワイヤボンディングパッドと同一面及び反対面にてはんだ付けにて実装される。
温湿度測定装置は、回路基板８とカバー３６から構成された回路収納部２３の側面部材で仕切られた計測室４２内に配置される。計測室内の電子部品は温湿度測定装置のみである。回路基板８はベース１０とカバー３６に接着され、カバー３６は計測用通路形成カバー１１とベース１０の連結部１０ｄ等に接着され、回路基板８上の電子部品は温湿度測定装置を除き主通路２と隔離された構造となる。カバー３６には、主通路２内を通過する吸入空気の流れ方向に平行に延在する面に開口する連通口４３が設けられ、連通口４３により計測室４２と主通路２は連通している。また、外気に露出した温湿度測定装置と回路基板８との接合部はコーティング剤によりコーティングされる。他の構成は実施の形態１と同じである。
【００５２】
温湿度測定装置は、吸入空気の絶対湿度を測定するためのもので、相対湿度と相対湿度を計測する箇所の温度を計測し、絶対湿度を算出している。温湿度測定装置は、検出部に直接水やオイル等のコンタミが付着すると測定精度が悪化し、最悪の計測できなくなる。このため温湿度測定装置は、図１０に示すような異物(コンタミネーション)が浸入しにくい計測室４２内に配置する必要がある。しかし、異物が付着しにくい反面、主通路２側の空気が入りづらく、相対湿度と温度の計測精度が悪化する問題がある。
例えば、車が走行中にトンネル内の高湿環境に入った場合、絶対湿度が急上昇する。逆にトンネルから出る場合、絶対湿度が急下降する。
【００５３】
図１２は、この発明の実施の形態２の検出部の概略構成を示す回路図である。図１２のように、吸気温湿度測定装置(物理量測定装置)３ａの温湿度測定装置は、相対湿度検出部４４と温度検出部４５で構成されている。温湿度測定装置の相対湿度検出部４４は相対湿度を検出し、検出した信号は、温湿度検出回路部を構成する温湿度信号調整部８ｅのデジタルフィルタＤＦで位相進み処理を行った後、所望の特性に調整され、吸気相対湿度信号(ＲＨＵ)として出力端子より出力される。
また、温湿度測定装置の温度検出部４５は温度を検出し、検出した信号は、温湿度信号調整部８ｅのデジタルフィルタＤＦで位相進み処理を行った後、所望の特性に調整され、検出吸気温度信号(ＴＥＰ)として出力端子より出力される。例えば、位相進み処理は、図１７に示す再帰形デジタルフィルタで構成される。
他の構成および動作は実施の形態１と同じまたは対応する。
【００５４】
図１３は、この発明の実施の形態２の温湿度測定装置の相対湿度検出部４４の応答特性を示す図であり、被計測流体の相対湿度変化にともなう相対湿度検出部４４の検出相対湿度の変化を示している。
図１３の破線Ａは、被計測流体が相対湿度変化したときの主通路２内の相対湿度を示しており、計測室４２において計測すべき目標となる波形すなわち温度の時間変化を示している。実線Ｂは、温湿度信号調整部８ｅにおけるデジタルフィルタＤＦによる相対湿度信号に対する位相進み補正機能を有する吸気温湿度測定装置３ａによって得たデータ(吸気相対湿度信号(ＲＨＵ))である。一点鎖線Ｃは、デジタルフィルタＤＦにより位相進み補正を行わない場合の比較データ(相対湿度信号)を示す。
一点鎖線Ｃは、平衡に達する時間が破線Ａおよび実線Ｂよりも長いことを示している。すなわち、デジタルフィルタＤＦにより相対湿度信号に位相進みを行ったこの発明の吸気温湿度測定装置３ａによれば、実際の被計測流体の湿度変化に近いデータを得ることができる。
【００５５】
図１４は、温湿度測定装置の温度検出部４５の応答特性を示す図であり、被計測流体の温度変化にともなう温度検出部４５の検出温度の変化を示している。
図１４の破線Ａは、被計測流体が温度変化したときの主通路２内の温度を示しており、計測室４２において計測すべき目標となる波形すなわち温度の時間変化を示している。実線Ｂは、温湿度信号調整部８ｅにおけるデジタルフィルタＤＦによる温度信号に対する位相進み補正機能を有する吸気温湿度測定装置３ａによって得たデータ(検出吸気温度信号(ＴＥＰ))である。一点鎖線Ｃは、デジタルフィルタにより位相進み補正を行わない場合の比較データ(温度信号)を示している。
一点鎖線Ｃは、平衡に達する時間が破線Ａおよび実線Ｂよりも長いことを示している。すなわち、デジタルフィルタＤＦにより温度信号に位相進みを行ったこの発明の吸気温湿度測定装置３ａによれば、実際の被計測流体の温度変化に近いデータを得ることができる。
【００５６】
ここでは、温湿度測定装置について説明したが、物理量を計測する測定装置であれば同様の効果が得られる。
【００５７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による流量測定装置に一体に設けられた物理量測定装置について図１５，１６を用いて説明する。以下の説明では例えば、被計測流体を吸入空気、物理量を吸入空気の温度とする。
図１５は実施の形態３における吸気温度測定装置(物理量測定装置)３を一体に備えた流量測定装置１の検出部の概略構成を示す回路図である。
図１６は実施の形態３における吸気温度測定装置３の吸気温度検出部７での応答速度改善の効果を説明するための図である。
【００５８】
図１５に示すように、吸気温度検出回路部８ａは、検出素子部４の吸気温度検出部７に配設された温度によって抵抗値が変化する吸気温度検出抵抗７０５に定電流源２１で電流を供給し電圧信号に変換する電圧変換部８ａ１が形成されている。そしてこの電圧変換部８ａ１で温度に応じた電圧信号が検出され、検出された電圧信号はＡ／Ｄ変換部８ａ２でデジタル信号に変換される。
吸気温度信号調整部８ａ４は、上述の、デジタルフィルタＤＦで位相進み処理、回路基板温度検出回路部８ｄからの回路基板８の温度とＡ／Ｄ変換部８ａ２からの吸気温度の温度差に従った温度差補正処理、その後、予め設定された特性に調整して吸気温度信号ＩＴＡとして出力端子より出力する機能を有する。
また吸気温度信号調整部８ａ４はさらに、吸気温度信号ＩＴＡを微分しさらに係数をかけた信号を電圧変換部８ａ１に出力する機能を有している。電圧変換部８ａ１は吸気温度信号調整部８ａ４からの吸気温度信号を微分し係数をかけた信号に応じて吸気温度検出部７に供給する電流値を変化させる。ここでは、吸気温度検出部７は吸気温度検出抵抗７０５のみで構成した場合について説明したが、吸気温度検出抵抗７０５とは別の過渡状態検出用回路素子としての吸気温度検出抵抗７０５ａを形成し、吸気温度信号の位相補正を行ってもよい。
【００５９】
図１６は、実施の形態３の吸気温度測定装置３の吸気温度検出部７の応答特性を示す図であり、被計測流体の温度変化にともなう吸気温度検出部７の検出温度の変化を示している。
図１６の破線Ａは、被計測流体が温度変化したときの主通路２内の温度を示しており、計測用通路５において計測すべき目標となる波形すなわち温度の時間変化を示している。
実線Ｂは、吸気温度検出部７からの信号または吸気温度信号調整部８ａ４で求めた吸気温度信号ＩＴＡを微分し、係数をかけた値の電流値を吸気温度検出部７に供給する電流位相進み補正機能と、吸気温度(ＩＡＴ)と回路基板温度(ＣＢＴ)の温度差補正機能、を有するこの発明の吸気温度測定装置３によって得たデータ(吸気温度(ＩＡＴ))を示す。
二点鎖線Ｄは、吸気温度検出部７からの信号を微分した信号を示すデータである。
一点鎖線Ｃは、上述の位相進み補正、温度差補正を行わない場合の比較データ(吸気温度信号)を示す。一点鎖線Ｃは、平衡に達する時間が破線Ａおよび実線Ｂよりも長くなっていることを示している。つまり、吸気温度検出部７に供給する電流を過渡状態に応じて変化させて吸気温度信号に位相進み補正を行ったこの発明の吸気温度測定装置３によれば、実際の被計測流体の温度変化に近いデータを得ることができる。
【００６０】
図１６の一点鎖線Ｃに示すように、吸気温度信号に位相進みを行わない吸気温度測定装置では、計測用通路５内の温度は、主通路２内の温度に比べ徐々に上昇する。これは、モールドで形成された計測用通路５内は、熱容量が大きく、主通路２の被計測流体の温度変化に対して応答遅れが生じるため、正確な吸気温度を検出できなくなっているためである。
【００６１】
この実施の形態３によれば、吸気温度検出回路部８ａの吸気温度信号調整部８ａ４で吸気温度検出部７からの信号を微分し、この微分した値に係数をかけた値に従った電流値を、吸気温度検出部７に供給する電圧変換部８ａ１の定電流値に加えることで位相進み処理を行うことができる。また、係数は、流量測定装置１の流量信号調整部８ｃ１からの流量信号ＦＬＡに従って変化させることで、位相進み補正量を流量毎に最適値となるように選択できる。例えば、図１８に示す回路で構成される。
図１８の回路では、吸気温度検出抵抗７０５ａから得られた電圧の交流分が、電圧変換部８ａ１のコンデンサＣと抵抗Ｒの回路で抽出され、Ａ／Ｄ変換部８ａ２でＡ／Ｄ変換される。Ａ／Ｄ変換された信号は乗算器８８ＭＬで係数が掛けられて、Ｄ／Ａ変換部８８ＣＯ１でＤ／Ａ変換される。Ｄ／Ａ変換された信号は増幅器８８ＡＭで増幅された後、３つのトランジスタＴＲと抵抗Ｒで構成されるカレントミラー回路に入力される。これにより抵抗Ｒに流れる電流に合わせ定電流源２１からの定電流値が調整される。
このような構成にすることにより、吸気温度検出回路部８ａから出力される吸気温度は、図１６の実線Ｂに示すように、真値である主通路２内の温度に対する計測誤差が低減され、被計測流体の温度変化に対する応答速度を向上することができる。
【００６２】
なお上述のように、吸気温度検出部７は吸気温度検出抵抗７０５のみで構成した場合について説明したが、吸気温度検出部７に吸気温度計測用の吸気温度検出抵抗７０５と吸気温度の変化を検出するための別の吸気温度検出抵抗７０５ａを形成し、別の吸気温度検出抵抗７０５ａの吸気温度信号を微分し、係数をかけた値で補正した電流を吸気温度検出抵抗７０５に供給してもよい。このように構成することで、吸気温度の位相進み補正が正帰還でなくなるため、過補正になることを防止し、吸気温度計測の精度を向上することができる。
【００６３】
また上記各実施の形態の説明では、吸気温度検出抵抗７０５に電流を供給して吸気温度を検出する場合について説明したが、抵抗以外の容量(コンデンサ)やコイル等の被計測流体に係る物理量例えば温度の変化により素子定数が変化する回路素子に、電流または電圧を供給して物理量を検出してもよい。また、物理量として吸気温度を例に説明したが、物理量検出部に電流または電圧を供給して物理量を検出する物理量測定装置であれば同様の効果が得られる。
【００６４】
なお、この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能は組み合わせを全て含む。
また図示の便宜上、図３，１２，１５において、物理量検出部を構成する吸気温度検出部７、温湿度測定装置４１は、物理量測定装置を構成するそれぞれ吸気温度測定装置３、吸気温湿度測定装置３ａ内に示されているが、図４，５，１０，１１に示すように、吸気温度検出部７、温湿度測定装置４１は流量測定装置１内、すなわち計測用通路５内、本体部１ａの回路収納部２３の一部に設けられている。
【符号の説明】
【００６５】
１  流量測定装置、１ａ  本体部、１ｂ  計測用通路構成部、２  主通路、
３  吸気温度測定装置、３ａ  吸気温湿度測定装置、４  検出素子部、
５  計測用通路、５ａ  流入口、５ｂ  第１通路部、５ｃ  第１屈曲部、
５ｄ  第２通路部、５ｅ  第２屈曲部、５ｆ  第３通路部、５ｇ  第３屈曲部、
５ｈ  第４通路部、５ｉ  流出口、６  流量検出部、７  吸気温度検出部、
８  回路基板、８ａ  吸気温度検出回路部、８ａ１  電圧変換部、
８ａ２  Ａ／Ｄ変換部、８ａ３，８ａ４  吸気温度信号調整部、８ａａ  入出力端子、
８ｂ  発熱抵抗温度制御回路部、８ｃ  流量検出回路部、８ｃ１  流量信号調整部、
８ｄ  回路基板温度検出回路部、８ｄ１  回路基板温度検出部、
８ｄ２  回路基板温度信号調整部、８ｅ  温湿度信号調整部、９  プレート、
１０  ベース、１０ａ  接合部、１０ｂ  コネクタ部、１０ｃ  インサート導体、
１０ｄ  連結部、１０ｅ  Ｏリング、１１  計測用通路形成カバー、１６  基板、
１６ａ  入出力端子、１７  定電圧電源、１８  トランジスタ、１９  固定抵抗、
２０  オペアンプ、２１  定電流源、２３  回路収納部、２４  検出素子収納部、
３６  カバー、３８  ネジ、４１  温湿度測定装置、４２  計測室、４３  連通口、
４４  相対湿度検出部、４５  温度検出部、１００  配管、１００ａ  フランジ部、
１００ｂ  挿入穴、６０２  発熱抵抗、６０３  発熱温度検出抵抗、
６０４  温度補償用抵抗、７０５，７０５ａ  吸気温度検出抵抗、
８０１  回路基板温度検出抵抗、ＤＦ  デジタルフィルタ、ＬＰＦ  ローパスフィルタ。
【要約】
【課題】流量測定装置の計測用通路内に配置した被計測流体である吸入空気の温度を検出する吸気温度検出部の熱応答性を高くして吸気温度検出装置の温度測定精度を向上させた流量測定装置に一体に設けられる吸気温度検出装置を提供する。
【解決手段】流量測定装置に一体に設けられた吸気温度測定装置が、流量測定装置の計測用通路内で吸入空気の温度を検出する吸入温度検出部と、流量測定装置の回路収納部に設けられ吸入温度検出部の検出結果を示す信号に位相進み補正を施した信号を発生する吸入温度検出回路部とを設けた。
【選択図】図６【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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【図１７】
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【図１８】
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