[发明专利]加热电阻器型空气流速测量装置

说明书

本案是申请号为97102292．5的名为“加热电阻器型空气流速测量装置”的分案申请本发明涉及一种用于测量内燃机进气流速的空气流量计，尤其涉及一种加热电阻器型空气流速测量装置，用于测量在脉动气流中伴随后向气流状态下的空气流速。

由于进气阀的连续闭开操作，使得内燃机中的气流是脉动的。该脉动被进气管中柱状振动效应所放大，进气管中的气流在有关内燃机旋转次数和节气阀孔径的特殊状态下变成后向气流。此后向气流给加热电阻器型空气流速测量装置带来各种不良效果。作为用于解决该问题的装置，已知第1-206223(1989)号日本公开专利中揭示的已有技术是一种具有字母I(或L)形状补充进气管的空气通道结构，使用此结构来增加加热电阻器型空气流速测量装置的测量准确性，该空气流速测量装置处于随脉动气流出现后向气流的状态中。在此已有技术中，如此构成空气通道，从而通过形成面对后向气流的壁使后向气流直接吹向加热电阻器。

作为用于减少后向气流不良效果的另一种装置，在第62-812(1987)号日本公开专利中揭示了一种已有技术。类似于本发明，在此已有技术中，通过使用一对加热电阻器之间的热干扰检测气流方向，可通过判断气流方向改变来自加热电阻器的输出电压信号；当气流是前向气流时，从用于前向气流的加热电阻器的输出电压信号中选出将使用的输出电压；当气流是后向气流时，选择来自用于后向气流的加热电阻器的输出电压信号。

一般，只通过选择性地使用单个加热电阻器，很难测量气流的方向是向前或向后。为了解决此问题，例如，如图10所示，在通过使节气阀逐步打开来改变升压而把内燃机的旋转次数保持恒定来观察加热电阻器型空气流速测量装置的平均输出中，在特定阈值以下空气流速的平均输出随进气负压线性增加，对于超出特定阈值的升压，估计空气流速的平均输出将大于实际空气流速(它是指定的过冲现象)。虽然当节气阀打开很小的孔径时，加热电阻器型空气流速测量装置中空气流速的脉动相对地小，但空气流速的脉动幅度随节气阀逐步打开而增加，最后，在节气阀的角度大于特定的角度处(大约30到50)(在图10中A的右边区域)，脉动幅度包含了后向气流分量。于是，当出现后向气流时，由于加热电阻器不能如上述区别气流方向是前向或后向，所以用前向气流分量以及后向气流分量估计空气流速的平均输出，于是取较大的值。

利用形成上述已有技术对着后向气流方向的壁，并制成空气通道结构从而后向气流不可直接吹向加热电阻器，可减少平均输出的估计误差。然而，用此装置减少的误差只有整个误差的一半。这是因为前向气流的量随后向气流的量的增加而增加。于是，为了减少后向气流引起的估计误差，需要减少后向气流产生时前向气流的输出值，或从前向气流分量以及前向气流分量的测量值中分开后向气流分量。有一种与此对策有关的已有技术，其中在通过使用上述已有技术中揭示的一对加热电阻器，比较来自这两个加热电阻器的输出信号，从而通过检测气流方向来观察后向气流的情况中，可从前向气流分量中减去后向气流分量。此方法还有另外的问题。该问题与对微机提供数据时分辨率的减少有关。被普通汽车应用所使用的许多微机处理的DC电压在0和5．12(V)之间。然而，在此方法中，前向气流和后向气流在空气流速和输出电压之间都具有相似的关系，所以减少了前向气流的分辨率。在使用2．56(V)阈值电压的极端情况下，把低于2．56(V)的范围用于后向气流输出电压的范围，而把超过2．56(V)的范围用于前向气流输出电压的范围。于是，在此情况中，用于前向气流的输出电压的分辨率是0和2．56(V)之间所有的范围都可用于前向气流时的分辨率的一半。虽然此情况中的阈值电压2．56(V)是较少的极端的情况，但由于为了精确地测量后向气流应把阈值电压确定在1(V)和2(V)之间，所以使前向气流的分辨率减少。

如果加热电阻器具有热响应延迟，则在比较来自加热电阻器的输出信号时延迟了对后向气流的检测，此检测延迟影响了检测精确度。这可用图11A和11B示出；当后向气流在图11A中点B开始上升时，后向气流的输出信号电平不超出前向气流的输出信号电平，因此不能证明后向气流的存在，直到后向气流的输出信号电平到达点C；于是，如此延迟了后向气流的检测。

此外，如第62-812(1987)号日本公开专利中所揭示的，常规的装置通过使用两个加热电阻器确定气流方向，并使用任一个检测信号产生输出信号。通过衰减交变的电流分量来减低由两个加热电阻器的相互干扰产生并包含在输出信号中的噪声分量。

然而，因为在已有技术的装置中衰减了输出信号，所以产生的问题是当气流反向时检测的延迟变大，于是降低了测量的精确度。