JP2944890B2 - 熱式空気流量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ン等の吸入空気流量を検出するのに好適に用いられる熱
式空気流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等では、エン
ジン本体の燃焼室内で燃料と吸入空気との混合気を燃焼
させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取出すよう
にしており、燃料の噴射量等を演算する上で吸入空気流
量を検出することが重要なファクターとなっている。

【０００３】そこで、図７ないし図９に従来技術の熱式
空気流量検出装置を示す。

【０００４】図において、１は吸気管２の途中に設けら
れた熱式空気流量検出装置を示し、該熱式空気流量検出
装置１は、エンジン本体の燃焼室（図示せず）に向けて
矢示Ａ方向に流通する吸入空気の流量を検出すべく、吸
気管２の途中に取付穴２Ａを介して配設されている。

【０００５】３は熱式空気流量検出装置１の本体部を構
成する流量計本体を示し、該流量計本体３はインサート
モールド等の手段により図８に示すように成形され、巻
線状をなす後述の基準抵抗１４を巻回すべく段付き円柱
状に形成された巻線部４と、該巻線部４の基端側に位置
して略円板状に形成され、後述の端子ピン８Ａ〜８Ｄが
一体的に設けられた端子部５と、巻線部４の先端側から
吸気管２の径方向に延設され、吸気管２の中心部で後述
の発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を位置決めする検
出ホルダ６と、吸気管２の外側に位置して端子部５が接
続された後述の回路ケーシング７とから大略構成されて
いる。

【０００６】７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよう
に該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを示
し、該回路ケーシング７は絶縁性の樹脂材料等によって
形成され、その底部側には吸気管２の取付穴２Ａに嵌合
する嵌合部７Ａが一体的に設けられている。そして、該
回路ケーシング７は、例えばセラミック材料等からなる
絶縁基板上に流量調整抵抗および差動増幅器（いずれも
図示せず）等を実装した状態で、これらを内蔵するよう
になっている。

【０００７】８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは流量計本体３の
端子部５から軸方向に突出した４本の端子ピン（全体と
して各端子ピン８という）を示し、該各端子ピン８は流
量計本体３の巻線部４および検出ホルダ６内に埋設され
た例えば４本の端子板（図示せず）に一体化して設けら
れ、回路ケーシング７のコネクタ部（図示せず）に着脱
可能に接続されるものである。

【０００８】９は流量計本体３の検出ホルダ６にターミ
ナル１０Ａ，１０Ｂを介して設けられたホットフィルム
型の発熱抵抗を示し、該発熱抵抗９は温度変化に敏感に
反応して抵抗値が変化する白金等の感温性材料からな
り、例えば酸化アルミニウム（以下、「アルミナ」とい
う）等のセラミック材料からなる絶縁性の筒体に白金線
を巻回したり、白金膜を蒸着したりして形成される小径
の発熱抵抗素子によって構成されている。そして、該発
熱抵抗９はバッテリ（図示せず）からの通電により、例
えば２４０℃前，後の温度をもって発熱した状態とな
り、吸気管２内を矢示Ａ方向に流れる吸入空気によって
冷却されるときには、この吸入空気の流量に応じて抵抗
値が変化し流量の検出信号を出力させるものである。

【０００９】１１は発熱抵抗９の上流側に位置して流量
計本体３の検出ホルダ６に設けられた温度補償抵抗を示
し、該温度補償抵抗１１は例えばアルミナ等のセラミッ
ク材料からなる絶縁基板上にスパッタリング等の手段を
用いて白金膜を着膜形成することにより形成され、白金
膜の両端は前記検出ホルダ６に立設されたターミナル１
２Ａ，１２Ｂ間に接続されている。

【００１０】１３は流量計本体３の検出ホルダ６上に装
着される保護カバーを示し、該保護カバー１３は検出ホ
ルダ６上に発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を実装し
た後に、図８中に矢印で示す如く検出ホルダ６に被着さ
れ、発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を保護すると共
に、吸入空気の流通を許すようになっている。なお、図
７中では発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を明示すべ
く、保護カバー１３を検出ホルダ６から取外した状態で
示している。

【００１１】さらに、１４は流量計本体３の巻線部４に
巻回された巻線抵抗からなる基準抵抗を示し、該基準抵
抗１４はその両端が、巻線部４に立設されたターミナル
１５Ａ，１５Ｂに接続され、前記発熱抵抗９に直列接続
されている。ここで、前記各端子ピン８のうち、端子ピ
ン８Ａはターミナル１５Ａに前記端子板を介して接続さ
れ、端子ピン８Ｂは他の端子板を介してターミナル１５
Ｂ，１０Ａに接続されている。また、端子ピン８Ｃは別
の端子板を介してターミナル１０Ｂ，１２Ｂに接続さ
れ、端子ピン８Ｄはターミナル１２Ａにさらに別の端子
板を介して接続されている。

【００１２】このように構成される従来技術の熱式空気
流量検出装置１は、自動車用エンジン等の吸入空気流量
を検出するときに、流量計本体３の端子部５を各端子ピ
ン８を介して回路ケーシング７のコネクタ部に接続した
状態で、流量計本体３の検出ホルダ６等を吸気管２内に
取付穴２Ａを介して挿入し、該取付け穴２Ａに吸気管２
の外周側から回路ケーシング７を取付けることによっ
て、検出ホルダ６に設けた発熱抵抗９および温度補償抵
抗１１を吸気管２の中心部に配設する。

【００１３】この場合、発熱抵抗９を基準抵抗１４に直
列接続すると共に、温度補償抵抗１１を回路ケーシング
７内の流量調整抵抗に直列接続することによって、これ
らの発熱抵抗９、基準抵抗１４、温度補償抵抗１１およ
び流量調整抵抗からブリッジ回路を構成し、これらに外
部から通電を行うことにより発熱抵抗９を２４０℃前，
後の温度をもって発熱させる。

【００１４】そして、この状態で吸気管２内をエンジン
本体の燃焼室に向けて矢示Ａ方向に吸入空気が流通する
ときには、この吸入空気の流れにより発熱抵抗９が冷却
されて該発熱抵抗９の抵抗値が変化するから、該発熱抵
抗９に直列接続された基準抵抗１４の両端電圧に基づい
て吸入空気の流量に対応した検出信号を出力電圧の変化
として検出し、この出力電圧の変化を図示しないコント
ロールユニットに出力する。さらに、コントロールユニ
ットではこの出力電圧に基づいて燃料の噴射量等の演算
を行っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、吸気管２内を流れる吸入空気の流れで発熱
抵抗９が冷却されるのを利用して、該発熱抵抗９の抵抗
値変化に基づき吸入空気流量を検出する構成であるか
ら、該発熱抵抗９は図７中の矢示Ａ方向（順方向）に流
れる吸入空気流によって冷却されると共に、矢示Ｂ方向
（逆方向）に流れる空気流によっても冷却されてしま
い、この逆方向の空気流により吸入空気流量を誤検出す
るという問題がある。

【００１６】即ち、多気筒のシリンダを備えたエンジン
本体では、各シリンダ内でそれぞれピストンが往復動す
るに応じて各吸気弁（図示せず）が開弁する毎に、吸入
空気が各シリンダ内に向けて矢示Ａ方向（順方向）に吸
込まれるから、吸気管２内を流れる空気の流速は各吸気
弁の開，閉弁に応じて図９に例示する如く増減を繰返し
脈動するようになる。

【００１７】特に、エンジンの回転数が低速域から中速
域等に達して吸，排気量が増大してくると、吸気弁と排
気弁（図示せず）とがオーバラップし、排気の一部が吸
気弁の開弁に伴って吸気管２内に吹返すことがあるた
め、このときに吸気管２内では図９に示す時間ｔ1 ，ｔ
2 間のように流速が負（マイナス）となって、矢示Ｂ方
向（逆方向）に流れる空気流が発生し、吸入空気流量を
誤検出するという問題が生じる。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は逆方向の空気流により吸入空気
流量を誤検出するのを防止でき、流量の検出精度を大幅
に向上できると共に、検出信号を流量に対して線形にし
た熱式空気流量検出装置を提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基端側が吸気管に取付けられた流量計本
体と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けら
れ、前記吸気管内を流れる吸入空気によって冷却される
発熱抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置に適用さ
れる。

【００２０】そして、請求項１の発明が採用する特徴
は、前記発熱抵抗を含んでブリッジ回路を形成し、該ブ
リッジ回路を形成する前記発熱抵抗の抵抗値の変化を流
量に対応した流量検出信号として出力する流量検出手段
と、前記発熱抵抗の前，後に離間して設けられ、前記吸
入空気の流れ方向に対して抵抗値が変化する第１，第２
の感温抵抗と、該第１，第２の感温抵抗の抵抗値変化に
より吸入空気の流れ方向に対応した流れ方向検出信号と
して検出する流れ方向検出手段と、該流れ方向検出手段
からの流れ方向検出信号に基づいて前記流量検出手段か
ら出力される流量検出信号をサンプルホールド信号とす
るサンプルホールド手段と、該サンプルホールド手段か
らのサンプルホールド信号に基づいて吸入空気の流れが
逆方向のときにのみ、前記流量検出手段から出力される
流量検出信号を反転させる信号反転手段とを設けたこと
にある。

【００２１】また、請求項２の発明では、前記発熱抵抗
は、前記流量計本体に取付けられた絶縁基板上に着膜形
成され、かつ該絶縁基板の少なくとも長さ方向に膜状に
延びる発熱抵抗体として構成し、前記第１，第２の感温
抵抗は、前記絶縁基板上の吸入空気の流れ方向に対し該
発熱抵抗体の前，後にそれぞれ離間して着膜形成された
第１，第２の感温抵抗体として構成したことにある。

【００２２】

【作用】上記構成により、請求項１の発明では、流量検
出手段は、発熱抵抗を含んでブリッジ回路を形成し、該
ブリッジ回路中の発熱抵抗の抵抗値変化に基づいて流量
に対応した流量検出信号を取出し、流れ方向検出手段
は、前記第１，第２の感温抵抗の抵抗値変化から吸入空
気の流れ方向を流れ方向検出信号として出力する。ま
た、サンプルホールド手段では、該流れ方向検出手段か
らの流れ方向検出信号に基づいて前記流量検出手段から
出力される流量検出信号をサンプルホールド信号として
出力し、信号反転手段では該サンプルホールド手段から
のサンプルホールド信号に基づいて前記流量検出手段か
ら出力される流量検出信号を反転させることにより、該
信号反転手段からの信号は吸入空気流量の流量と流れ方
向を示した信号とすることができる。

【００２３】また、請求項２の発明では、吸入空気の流
れ方向に対し、発熱抵抗体の前，後に離間して絶縁基板
上に形成した第１，第２の感温抵抗体が、前記吸入空気
の流れ方向に応じてそれぞれ抵抗値が変化するから、第
１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値が小さ
いときには、例えば空気の流れ方向を順方向として検出
でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体よりも抵抗
値が小さいときには、空気の流れを逆方向として検出で
きる。さらに、単一の絶縁基板上に発熱抵抗体、第１，
第２の感温抵抗体を着膜形成しているから、部品点数を
削減することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００２５】図中、２１は本実施例による熱式空気流量
検出装置、２２は該熱式空気流量検出装置２１の本体部
を構成する流量計本体を示し、該流量計本体２２は従来
技術で述べた流量計本体３とほぼ同様に、抵抗値Ｒ1 を
有する一の基準抵抗２３が巻回される巻線部２４と、該
巻線部２４の基端側に位置し、複数の端子ピン（図示せ
ず）が一体的に設けられた端子部２５と、巻線部２４の
先端側から吸気管２の径方向に延設された検出ホルダ２
６と、後述する回路ケーシング２７とから大略構成され
ている。

【００２６】しかし、前記流量計本体２２には検出ホル
ダ２６の基端側に後述の絶縁基板２９を着脱可能に取付
けられるためのスロット（図示せず）が形成され、該検
出ホルダ２６は図１中に示す如く吸気管２の中心部に、
絶縁基板２９を介して後述の発熱抵抗体３０等を位置決
めする構成となっている。なお、検出ホルダ２６には従
来技術で述べた保護カバー１３と同様の保護カバー（図
示せず）が取付けられるようになっている。

【００２７】２７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよ
うに該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを
示し、該回路ケーシング２７は従来技術で述べた回路ケ
ーシング７とほぼ同様に形成され、吸気管２の取付穴２
Ａに嵌合する嵌合部２７Ａを有しているものの、該回路
ケーシング２７は、例えばセラミック材料等からなる絶
縁基板（図示せず）上に後述の流量調整抵抗３６および
差動増幅回路３７等を実装した状態で、これらを内蔵す
るようになっている。なお、２８Ａ，２８Ｂは前記基準
抵抗２３の巻線が接続されるターミナルである。

【００２８】２９は検出ホルダ２６に取付けられる絶縁
基板を示し、該絶縁基板２９は、図２に示すように、ガ
ラス，アルミナ，窒化アルミニウム等の絶縁材料によ
り、長さ寸法が１５〜２０mm前後、幅寸法が３〜７mm前
後となった長方形の平板状に形成されている。また、該
絶縁基板２９は、基端側が検出ホルダ２６のスロットに
着脱可能に取付けられる固定端となり、先端側が自由端
となっている。

【００２９】３０は絶縁基板２９に形成された発熱抵抗
を構成する発熱抵抗体を示し、該発熱抵抗体３０はプリ
ント印刷またはスパッタリング等の手段を用いて白金膜
を着膜させることにより、抵抗値ＲH を有するように形
成されている。また、該発熱抵抗体３０は図２に示す如
く、絶縁基板２９の長さ方向中間部に位置して幅方向に
延びた中間抵抗部３０Ａと、該中間部３０Ａの両端側か
ら長さ方向に互いに逆向きに延びた第１，第２の延長抵
抗部３０Ｂ，３０Ｃとから構成されている。

【００３０】ここで、前記発熱抵抗体３０は中間抵抗部
３０Ａおよび延長抵抗部３０Ｂ，３０Ｃは全体としてク
ランク形状をなすことによって、絶縁基板２９上に発熱
抵抗体３０と第１，第２の感温抵抗体３１，３２をコン
パクトに形成すると共に、発熱抵抗体３０の表面積（実
装面積）を可及的に増大させ、例えば吸気管２内を流れ
る吸入空気との接触面積を大きくできるようにしてい
る。

【００３１】また、前記発熱抵抗体３０は、後述する電
流制御用トランジスタ３８によって電流値が制御され、
温度を一定温度（例えば約２４０℃）に保つように加熱
されている。

【００３２】３１，３２は絶縁基板２９上に白金等の感
温性材料をプリント印刷またはスパッタリング等の手段
で着膜させることによって形成された第１，第２の感温
抵抗体を示し、該第１の感温抵抗体３１は上流側に位置
して抵抗値ＲT1を有するように着膜形成され、第２の感
温抵抗体３２は下流側に位置して抵抗値ＲT2を有するよ
うに着膜形成されている。

【００３３】ここで、前記第１の感温抵抗体３１は、前
記発熱抵抗体３０の中間抵抗部３０Ａと第１の延長抵抗
部３０Ｂとの間に位置し、該延長抵抗部３０Ｂと平行に
延びるように長方形状に形成されている。また、第２の
感温抵抗体３２は、中間抵抗部３０Ａと第２の延長抵抗
部３０Ｃとの間に位置し、該延長抵抗部３０Ｃと平行に
延びるように長方形状に形成されている。そして、感温
抵抗体３１，３２は絶縁基板２９上で実質的に均一な面
積をもって形成され、通常時には図３に示すようにサブ
電源ＶS から電流が印加され、発熱抵抗体３０よりも低
い温度で発熱しているから、該感温抵抗体３１，３２
は、流れる空気によって効果的に冷却され、抵抗値の減
少として空気の流れ方向を感度良く検出することができ
る。

【００３４】さらに、前記第１の感温抵抗体３１は吸入
空気の順方向の流れ（矢示Ａ方向）に対して上流側に位
置し、第２の感温抵抗体３２は下流側に位置し、かつ感
温抵抗体３１，３２の間には発熱抵抗体３０が位置して
いる。これにより、吸入空気が順方向の矢示Ａ方向の流
れの場合には、第１の感温抵抗体３１が冷やされ、第２
の感温抵抗体３２が発熱抵抗体３０からの熱を受けるこ
とによって、第１の感温抵抗体３１の抵抗値ＲT1は小さ
くなり、第２の感温抵抗体３２の抵抗値ＲT2は実質的に
変化しない。

【００３５】一方、吸気管２内を流れる吸入空気の流れ
が逆方向の矢示Ｂ方向となった場合には、第２の感温抵
抗体３２が冷やされ、第１の感温抵抗体３１が発熱抵抗
体３０からの熱を受けることによって、第２の感温抵抗
体３２の抵抗値ＲT2は小さくなり、第１の感温抵抗体３
１の抵抗値ＲT1は実質的に変化しない。この結果、第１
の感温抵抗体３１の抵抗値ＲT1と第２の感温抵抗体３２
の抵抗値ＲT2とを比較することにより、吸入空気の流れ
方向が順方向であるか、逆方向であるかを判別するよう
になっている。

【００３６】３３，３３，…は絶縁基板２９の基端側に
位置して形成された例えば５個の電極を示し、該各電極
３３は絶縁基板２９の幅方向に所定間隔をもって列設さ
れ、絶縁基板２９の基端側を前記検出ホルダ２６のスロ
ット内に差込むことにより、該検出ホルダ２６側の各タ
ーミナル（図示せず）に接続される。そして、該各電極
３３を介して絶縁基板２９上に形成された発熱抵抗体３
０、第１，第２の感温抵抗体３１，３２等を回路ケーシ
ング２７内に設けられた各電子部品と接続し、図３に示
す流量検出用の処理回路を構成している。

【００３７】次に、図３は本実施例による流量検出用の
処理回路を示す。

【００３８】図３において、３４は後述する差動増幅回
路３７と共に流量検出手段を構成する一方のブリッジ回
路を示し、該ブリッジ回路３４は、発熱抵抗体３０、温
度補償抵抗３５、一の基準抵抗２３および抵抗値Ｒ2 を
有する流量調整抵抗３６からなり、それぞれ対向する辺
の抵抗値の積が等しくなるブリッジとして構成され、発
熱抵抗体３０と温度補償抵抗３５との接続点ａは電流制
御用トランジスタ３８のエミッタ側に接続され、基準抵
抗２３と流量調整抵抗３６との接続点ｂはアースに接続
されている。

【００３９】また、前記ブリッジ回路３４は、発熱抵抗
体３０と基準抵抗２３、温度補償抵抗３５と流量調整抵
抗３６はそれぞれ直列接続され、それぞれの接続点ｃ，
ｄは差動増幅回路３７の入力端子に接続され、また接続
点ｃは後述するサンプルホールド回路４３と反転回路４
４に接続されている。そして、差動増幅回路３５から出
力される信号は、ブリッジ回路３４の印加電流を制御す
る電流制御用トランジスタ３８の電流制御電圧となり、
ブリッジ回路３４の接続点ｃからの出力は、基準抵抗２
３の両端電圧となり、この電圧は発熱抵抗体３０が流量
によって冷却される度合いを示す流量検出信号としての
流量検出電圧Ｖa となる。

【００４０】ここで、前記温度補償抵抗３５は、発熱抵
抗体３０の近傍に位置して検出ホルダ２６に設けられ、
かつ該温度補償抵抗３５は吸入空気の流れによる影響を
受けず、吸入空気の温度によってのみ抵抗値ＲK が変化
するものである。

【００４１】このように構成されるブリッジ回路３４で
は、該ブリッジ回路３４が平衡状態にあるときには、差
動増幅回路３７からの電流制御電圧は零となると共に、
接続点ｃからは平衡状態にあるときの基準抵抗２３の両
端電圧（流量検出電圧Ｖa ）がサンプルホールド回路４
３と反転回路４４に出力される。一方、ブリッジ回路３
４の平衡が崩れたとき、即ち吸入空気によって発熱抵抗
体３０が冷却されたときには、該発熱抵抗体３０の抵抗
値ＲH が小さくなっているから、差動増幅回路３７から
は電流制御用トランジスタ３８のベースに電流制御電圧
が出力される。これにより、電流制御用トランジスタ３
８はブリッジ回路３４に印加する電流を制御して冷やさ
れた発熱抵抗体３０を一定温度にして該ブリッジ回路３
４を平衡状態に戻す。このとき、ブリッジ回路３４の接
続点ｃから出力される増加した電流値は、基準抵抗２３
の両端電圧として検出され、流量検出電圧Ｖa としてサ
ンプルホールド回路４３と反転回路４４に出力される。

【００４２】ここで、図４の１段目に示すように、吸入
空気の流量Ｑが正，逆方向に変動すると、２段目に示す
流量検出信号としての流量検出電圧Ｖa は流量Ｑが逆方
向の流れになっときに再び正方向の流れとなり、流量検
出電圧Ｖa は流量Ｑは検出できるものの、流れ方向の検
出はできないものである。なお、吸入空気の流れが正方
向から逆方向に、逆方向から正方向に変わるときに流量
検出電圧Ｖa が折返す点を折返し電圧値Ｖa0とする。

【００４３】３８は電流制御用トランジスタを示し、該
電流制御用トランジスタ３８は、コレクタ側がバッテリ
電圧ＶB に接続され、ベース側が前記差動増幅回路３７
の出力側に接続され、エミッタ側が前記ブリッジ回路３
４の接続点ａに接続されている。そして、該電流制御用
トランジスタ３８は、前記差動増幅回路３７からの電流
制御電圧でベース電流を変化させてエミッタ電流を制御
する。これにより、電流制御用トランジスタ３８はブリ
ッジ回路３４に印加される電流値を制御し、発熱抵抗体
３０の温度を一定温度に保つフィードバック制御を行っ
ている。

【００４４】次に、３９は後述する比較回路４２と共に
流れ方向検出手段を構成する他方のブリッジ回路を示
し、該ブリッジ回路３９は、第１，第２の感温抵抗体３
１，３２と他の基準抵抗４０，４１からなり、それぞれ
対応する辺の抵抗値が等しくなるブリッジとして構成さ
れ、第１，第２の感温抵抗体３１，３２の接続点ｅはサ
ブ電源ＶS （例えば、３Ｖ）に接続され、基準抵抗４
０，４１の接続点ｆはアースに接続されている。

【００４５】また、前記ブリッジ回路３９は、第１の感
温抵抗体３１と基準抵抗４０、第２の感温抵抗体３２と
基準抵抗４１はそれぞれ直列接続され、その接続点ｇ，
ｈは比較回路４２の入力端子に接続され、該比較回路４
２の出力端子はサンプルホールド回路４３を介して反転
回路４４に接続されている。このため、当該ブリッジ回
路３９が平衡状態にあるときには、吸入空気の流量Ｑが
零であるから、感温抵抗体３１，３２の抵抗値には差が
なく、比較回路４２を介して出力される流れ方向検出信
号としての流れ方向検出電圧Ｖb は電圧値零となる。一
方、ブリッジ回路３９の平衡が崩れたとき、即ち吸入空
気の流れによってどちらか一方の感温抵抗体３１，３２
の抵抗値が変化した場合には、接続点ｇ−ｈからは抵抗
値の差（ＲT1−ＲT2）が電圧として比較回路４２に入力
され、この抵抗値の差に基づいて吸入空気の流れ方向を
示す信号（以下、「流れ方向検出電圧Ｖb 」という）を
サンプルホールド回路４３に出力する。

【００４６】ここで、図４の３段目に吸入空気の流量Ｑ
に対する流れ方向検出電圧Ｖb の関係を示す。吸入空気
の流れ方向がＡ方向（順方向）のときには、前記比較回
路４２からは所定電圧値Ｖb0となる流れ方向検出電圧Ｖ
b を出力し、空気の流れ方向がＡ方向からＢ方向（逆方
向）に変わったときには、比較回路４２からは電圧値零
となる流れ方向検出電圧Ｖb を出力する。

【００４７】４３は比較回路４２の出力側に接続された
サンプルホールド手段としてのサンプルホールド回路を
示し、該サンプルホールド回路４３は、ブリッジ回路３
４から出力される流量検出電圧Ｖa を比較回路４２から
出力される流れ方向検出電圧Ｖb に基づいて波形変形す
るもので、図４の４段目に示すサンプルホールド電圧Ｖ
c のように、流れ方向検出電圧Ｖb が所定電圧値Ｖb0の
ときには、流量検出電圧Ｖa をそのまま出力し、流れ方
向検出電圧Ｖb が電圧値零のときには流量検出電圧Ｖa
を折返し電圧値Ｖa0でホールドして、この値を出力す
る。

【００４８】４４は信号反転手段としての反転回路を示
し、該反転回路４４はオペアンプ４５と、該オペアンプ
４５の反転端子とブリッジ回路３４の接続点ｃとの間に
接続された入力抵抗４６と、前記オペアンプ４５の反転
端子と出力端子との間に接続された帰還抵抗４７とから
構成され、前記オペアンプ４５の非反転端子にはサンプ
ルホールド回路４３の出力側が接続され、前記各抵抗４
６，４７は同じ抵抗値となっている。そして、該反転回
路４４はブリッジ回路３４から出力される流量検出電圧
Ｖa をサンプルホールド回路４３から出力されるサンプ
ルホールド電圧Ｖc に基づいて波形変形するものであ
る。

【００４９】即ち、図４の５段目に示すように、吸入空
気の流れが正方向のときには、流量検出電圧Ｖa とサン
プルホールド電圧Ｖc は同じ波形となるから、流量検出
電圧Ｖa をそのまま出力電圧Ｖ0 として出力する。一
方、吸入空気の流れが逆方向のときには増幅率を−１と
して作動するから、サンプルホールド電圧Ｖc が折返し
電圧値Ｖa0でホールドされている間は、出力電圧Ｖ0 は
流量検出電圧Ｖa を折返し電圧値Ｖa0に対して反転した
波形として出力する。これにより、吸入空気の流量Ｑお
よび流れ方向に対応した出力電圧Ｖ0 としてコントロー
ルユニット（図示せず）に出力する。

【００５０】本実施例による熱式空気流量検出装置２１
は上述の如き構成を有するもので、次に吸入空気の流量
検出動作について説明する。

【００５１】ここで、吸入空気の流れが、矢示Ａ方向
（順方向）の場合には、絶縁基板２９上の上流側に位置
した第１の感温抵抗体３１がこの空気の流れによって冷
やされ、下流側に位置した第２の感温抵抗体３２は発熱
抵抗体３０からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路
３９では平衡が崩れ、比較回路４２からは正（所定電圧
値Ｖb0）となる流れ方向検出電圧Ｖb が出力される。

【００５２】また、ブリッジ回路３４では、吸入空気の
流れによって発熱抵抗体３０が冷却され、この冷却によ
って発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH が減少するが、差動増
幅回路３７と電流制御用トランジスタ３８により該発熱
抵抗体３０を一定温度にするために、当該ブリッジ回路
３４に印加される電流値を増加させ、この増加した電流
値を基準抵抗２３でその両端電圧として検出する。この
結果、該ブリッジ回路３４からは正となる流量検出電圧
Ｖa が反転回路４４に向けて出力される。

【００５３】さらに、サンプルホールド回路４３では、
比較回路４２から出力された流量検出電圧Ｖa を流れ方
向検出電圧Ｖb に基づいて波形変形し、流れ方向検出電
圧Ｖb が所定電圧値Ｖb0となっているから、流量検出電
圧Ｖa をサンプルホールド電圧Ｖc として出力する。

【００５４】そして、反転回路４４では、流量検出電圧
Ｖa をサンプルホールド電圧Ｖc に基づいて波形変形
し、流量検出電圧Ｖa とサンプルホールド電圧Ｖc とは
差がないから、流量検出電圧Ｖa を流量Ｑの流量および
正の流れ方向に対応した出力電圧Ｖ0 としてコントロー
ルユニット（図示せず）に出力する。

【００５５】一方、空気の流れが矢示Ｂ方向（逆方向）
の場合には、絶縁基板２９の上の下流側に位置した第２
の感温抵抗体３２がこの空気の流れによって冷やされ、
上流側に位置した第１の感温抵抗体３１は発熱抵抗体３
０からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路３９の平
衡は崩れ、比較回路４２からは電圧値零となる逆方向の
流れ検出電圧Ｖb が出力される。

【００５６】また、ブリッジ回路３４では、逆方向の吸
入空気の流れによって発熱抵抗体３０は冷却され、この
冷却により正の流量検出電圧Ｖa が反転回路４４に向け
て出力される。

【００５７】さらに、サンプルホールド回路４３では、
比較回路４２から出力された流量検出電圧Ｖa を流れ方
向検出電圧Ｖb に基づいて波形変形し、流れ方向検出電
圧Ｖb が電圧値零であるから、流量検出電圧Ｖa の折返
し電圧値Ｖa0をサンプルホールド電圧Ｖc として出力す
る。

【００５８】そして、反転回路４４では、流量検出電圧
Ｖa をサンプルホールド電圧Ｖc に基づいて波形変形
し、サンプルホールド電圧Ｖc は折返し電圧値Ｖa0とな
っているから、流量検出電圧Ｖa を折返し電圧値Ｖa0に
対して反転させ、出力電圧Ｖ0として出力する。

【００５９】この結果、反転回路４４から出力される出
力電圧Ｖ0 は、流量Ｑの流れ方向が正，逆方向に変動し
た場合でも、図４の５段目に示すように、流量と流れ方
向を正確に連続的に検出することができる。

【００６０】かくして、本実施例による熱式空気流量検
出装置２１においては、絶縁基板２９上に、発熱抵抗体
３０を形成すると共に、該発熱抵抗体３０の前，後に位
置して第１，第２の感温抵抗体３１，３２を形成するよ
うにしたから、部品点数の削減を図ると共に、前記第
１，第２の感温抵抗体３１，３２によって空気の流れ方
向を検出することができ、発熱抵抗体３０の抵抗値の変
化から吸入空気の流量を検出することができる。

【００６１】また、一方のブリッジ回路３４の発熱抵抗
体３０の流量Ｑによる抵抗値変化を流量検出電圧Ｖa と
して反転回路４４に出力すると共に、他方のブリッジ回
路３９の第１，第２の感温抵抗体３１，３２の流量Ｑに
よる抵抗値変化を比較回路４２を介して流れ方向に対し
て正，負となる流れ方向検出電圧Ｖb として出力する。
また、サンプルホールド回路４３では、流れ方向検出電
圧Ｖb に基づいて流量検出電圧Ｖa を波形変形し、正方
向の流れのときには流量検出電圧Ｖa をそのまま出力
し、逆方向の流れのときには流量検出電圧Ｖa の折返し
電圧値Ｖa0をサンプルホールド電圧Ｖc として反転回路
４４に出力する。そして、該反転回路４４では、流量検
出電圧Ｖa をサンプルホールド電圧Ｖc に基づいて波形
変形し、正方向の流れのときには流量検出電圧Ｖa をそ
のまま出力電圧Ｖ0 として出力し、逆方向の流れのとき
には流量検出電圧Ｖa を折返し電圧値Ｖa0で反転させた
電圧として出力させることができる。これにより、反転
回路４４から出力される出力電圧Ｖ0 を、流量Ｑの流れ
方向と流量を示した電圧とするがことができ、吸入空気
の流量Ｑを連続的に高精度に検出することができる。

【００６２】さらに、前記第１，第２の感温抵抗体３
１，３２をサブ電源ＶS によって発熱させているから、
空気の流れによる冷却作用で感温抵抗体３１，３２の抵
抗値ＲT1，ＲT2を敏感に変化させることができ、空気の
流れ方向の検出を感度良く行うことができる。

【００６３】この結果、コントロールユニットでは平均
化した流量Ｑに基づいて空燃比制御、点火時期制御、噴
射量制御等を行うことにより、正確なエンジン制御を可
能とする。

【００６４】なお、前記実施例では、温度補償抵抗３５
を検出ホルダ２６の近傍に設けるものとして述べたが、
本発明はこれに限らず、図５の第１の変形例に示すよう
に、絶縁基板２９′に先端側から基端側に向けてスリッ
トＳを形成して第１の基板部２９Ａ′と第２の基板部２
９Ｂ′とに分け、該第１の基板部２９Ａ′には発熱抵抗
体３０、第１，第２の感温抵抗体３１，３２を着膜形成
し、第２の基板部２９Ｂ′には温度補償抵抗３５を膜状
に形成したものである。これにより、絶縁基板２９′に
発熱抵抗体３０、第１，第２の感温抵抗体３１，３２お
よび温度補償抵抗３５を着膜形成でき、部品点数を大幅
に削減することができる。

【００６５】また、前記実施例では、絶縁基板２９に着
膜形成した発熱抵抗体３０と第１，第２の感温抵抗体３
１，３２を図２のように形成したが、本発明はこれに限
らず、図６に示す第２の変形例のように、絶縁基板５１
の先端側から基端側に向けて延びるスリット５２，５３
を形成して、該スリット５２，５３により絶縁基板５１
を第１，第２，第３の基板部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃに
分け、該第１，第２，第３の基板部５１Ａ，５１Ｂ，５
１Ｃにそれぞれ発熱抵抗体５４，第１の感温抵抗体５
５，第２の感温抵抗体５６を着膜形成するようにしても
よい。またこの場合、第１の基板部５１Ａは他の基板部
５１Ｂ，５１Ｃよりも比較的大きな表面積を有すること
が望ましい。さらにこの変形例の場合には、スリット５
２，５３によって抵抗体５４，５５，５６が区切られて
いるから、発熱抵抗体５４の熱が絶縁基板５１を介して
抵抗体５５，５６に影響するのを低減することができ
る。さらにまた、２点鎖線のように温度補償抵抗３５を
一体形成してもよい。

【００６６】さらに、前記実施例では、流量計本体２２
の巻線部２４に巻回した一の基準抵抗２３を吸気管２内
に突出して設けるものとして述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば吸気管２の外周に設ける回路ケーシング
２７内に基準抵抗２３を流量調整抵抗３６等と共に配設
する構成としてもよい。

【００６７】さらにまた、前記実施例では、流量検出手
段を構成するブリッジ回路３４を、発熱抵抗体３０、温
度補償抵抗３５、一の基準抵抗２３および流量調整抵抗
３６とから形成したが、本発明はこれに限らず、温度補
償抵抗３５、流量調整抵抗３６に代えて固定抵抗を用い
てブリッジ回路３４を形成してもよい。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明で
は、流量検出手段を、発熱抵抗を含んでブリッジ回路を
形成し、該ブリッジ回路中の発熱抵抗の抵抗値変化を流
量検出信号として取出し、流れ方向検出手段を、第１，
第２の感温抵抗、基準抵抗からブリッジ回路として構成
し、該ブリッジ回路の平衡が第１，第２の感温抵抗の抵
抗値変化で崩れることにより吸入空気の流量に対応した
流れ方向検出信号を出力する。また、サンプルホールド
手段は流れ方向検出信号に基づいて流量検出信号を波形
変形してサンプルホールド信号とし、信号反転手段で
は、サンプルホールド信号に基づいて吸入空気の流れが
逆方向のときにのみ流量検出信号を反転させることによ
り、信号反転手段からの信号によって吸入空気の流れ方
向と流量とを検出することができる。

【００６９】この結果、出力電圧が流量の正，逆方向の
変動による誤検出を防止し、高精度に吸入空気流量を検
出することができ、空燃比制御等を効果的に行うことが
できる。

【００７０】また、請求項２の発明では、吸入空気の流
れ方向に対し、発熱抵抗体の前，後に離間して絶縁基板
上に形成した第１，第２の感温抵抗体が、前記吸入空気
の流れ方向に応じてそれぞれ抵抗値が変化するから、第
１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値が小さ
いときには、例えば空気の流れ方向を順方向として検出
でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体よりも抵抗
値が小さいときには、空気の流れを逆方向として検出で
き、発熱抵抗体および第１，第２の感温抵抗体の抵抗値
を空気流によって敏感に変化させ、流れ方向を正確に検
出することができる。さらに、単一の絶縁基板上に発熱
抵抗体、第１，第２の感温抵抗体を着膜形成しているか
ら、部品点数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による熱式空気流量検出装置を吸気管に
取付けた状態を示す縦断面図である。

【図２】絶縁基板上に形成された発熱抵抗体および第
１，第２の感温抵抗体を示す平面図である。

【図３】実施例による熱式空気流量検出装置の回路構成
を示す回路図である。

【図４】実施例による流量Ｑに対する各回路からの電圧
を示す特性図である。

【図５】第１の変形例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補償抵抗
を示す平面図である。

【図６】第２の変形例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体および第１，第２の感温抵抗体を示す平面図で
ある。

【図７】従来技術による熱式空気流量検出装置を吸気管
に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図８】従来技術による流量計本体および発熱抵抗等を
示す斜視図である。

【図９】吸入空気の流速の変動を示す特性線図である。

【符号の説明】

２１ 熱式空気流量検出装置 ２２ 流量計本体 ２３ 基準抵抗 ２９，２９′，５１ 絶縁基板 ３０，５４ 発熱抵抗体 ３１，５５ 第１の感温抵抗体 ３２，５６ 第２の感温抵抗体 ３４ ブリッジ回路（流量検出手段） ３５ 温度補償抵抗 ３６ 流量調整抵抗 ３７ 差動増幅回路 ３９ ブリッジ回路（流れ方向検出手段） ４２ 比較回路 ４３ サンプルホールド回路（サンプルホールド手段） ４４ 反転回路（信号反転手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−29017（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−265385（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 1/68 F02D 35/00 G01P 5/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端側が吸気管に取付けられ流量計本体
   と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けられ、
   前記吸気管内を流れる吸入空気によって冷却される発熱
   抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置において、前
   記発熱抵抗を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ
   回路を形成する前記発熱抵抗の抵抗値の変化を流量に対
   応した流量検出信号として出力する流量検出手段と、前
   記発熱抵抗の前，後に離間して設けられ、前記吸入空気
   の流れ方向に対して抵抗値が変化する第１，第２の感温
   抵抗と、該第１，第２の感温抵抗の抵抗値変化により吸
   入空気の流れ方向に対応した流れ方向検出信号として検
   出する流れ方向検出手段と、該流れ方向検出手段からの
   流れ方向検出信号に基づいて前記流量検出手段から出力
   される流量検出信号をサンプルホールド信号に波形変形
   するサンプルホールド手段と、該サンプルホールド手段
   からのサンプルホールド信号に基づいて吸入空気の流れ
   が逆方向のときにのみ、前記流量検出手段から出力され
   る流量検出信号を反転させる信号反転手段とを設けたこ
   とを特徴とする熱式空気流量検出装置。
2. 【請求項２】 前記発熱抵抗は、前記流量計本体に取付
   けられた絶縁基板上に着膜形成され、かつ該絶縁基板の
   少なくとも長さ方向に膜状に延びる発熱抵抗体として構
   成し、前記第１，第２の感温抵抗は、前記絶縁基板上の
   吸入空気の流れ方向に対し該発熱抵抗体の前，後にそれ
   ぞれ離間して着膜形成された第１，第２の感温抵抗体と
   して構成してなる請求項１記載の熱式空気流量検出装
   置。