JP3022203B2

JP3022203B2 - 熱式空気流量検出装置

Info

Publication number: JP3022203B2
Application number: JP6250093A
Authority: JP
Inventors: 弘次中沢
Original assignee: 株式会社ユニシアジェックス
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH0886678A

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用いて好適な熱式空
気流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車等のエンジンは、図７に
示すように、エンジン本体１と、該エンジン本体１に向
けて吸入空気が流通する吸気管２と、前記エンジン本体
１から外部に向けて排気ガスが流通する排気管３とから
大略構成されている。また、前記吸気管２の吸入口には
エアクリーナ４が設けられ、前記吸気管２の途中には、
吸入空気の流量を測定する熱式空気流量検出装置５と、
吸入空気の流量を調整するスロットルバルブ６とが配設
されている。さらに、前記排気管３の排気口近傍にはマ
フラ７が設けられている。

【０００３】また、エンジン本体１から排気される排気
ガス中の有毒物質（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_x 等）が外気に放
出されるのを防止するために、排気管３の途中には三元
触媒８が設けられている。

【０００４】一方、該三元触媒８によって排気ガス中の
有毒物質が良好に除去できたか否かを診断する必要があ
るため、前記排気管３の途中に位置して三元触媒８の流
入側，流出側には、排気ガス中の酸素含有量を測定する
酸素センサ９，９がそれぞれ配設されている。また、三
元触媒８の活性状態等を調べる必要があるため、排気管
３の途中には排気温度を測定する排気温度センサ１０を
設け、前記吸気管２には吸気温度を測定する吸気温度セ
ンサ１１が設けられている。そして、前記各酸素センサ
９，吸気温度センサ１１および排気温度センサ１０の各
測定結果は触媒診断装置１２に入力されるようになって
おり、該触媒診断装置１２は各センサから出力される測
定結果に基づき、三元触媒８によって排気ガス中の有毒
物質（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯ_x 等）が良好に除去されている
かを診断する。

【０００５】

【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の途中に吸気温度センサ１１を設
け、吸気管２内を流通する吸入空気の温度を測定し、そ
の測定結果を触媒診断装置１２に出力するようになって
いるが、吸気温度センサ１１を別個に設けることは、製
造コストの上昇を招くという問題がある。

【０００６】また、排気ガス中の有毒物質（ＣＯ，Ｈ
Ｃ，ＮＯ_x 等）が良好に除去されているかの診断（以
下、「触媒診断」という）に、吸入空気温度のデータが
必ずしも必要であるとは限らない。例えば、各国の排ガ
ス規制等の関係で、北米仕様の自動車には触媒診断に吸
入空気温度のデータを必要とするが、国内仕様の自動車
には触媒診断に吸入空気温度のデータを必要としない。
このため、製品の輸入先に応じて吸気温度センサ１１を
設ける場合と、設けない場合とがあり、設計上または製
造上、極めて不便であるという問題がある。

【０００７】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、本発明は吸入空気温度の検出が可能な熱
式空気流量検出装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明による熱式空気流量検出装置
は、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ことにより抵抗値が変
化する発熱抵抗と、前記吸入空気の温度変化に応じて抵
抗値が変化する温度補償抵抗と、前記発熱抵抗および温
度補償抵抗のそれぞれの抵抗値の変化に基づいて吸気管
内を流通する気体の流量を検出する流量検出手段と、前
記温度補償抵抗の抵抗値の変化を検出し、これに基づい
て前記吸入空気の温度に比例した温度信号を出力する温
度検出手段とからなる。

【０００９】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記流量検出手段は、前記発熱抵抗および温度
補償抵抗を含んで構成されたブリッジ回路を備え、前記
温度検出手段は、前記ブリッジ回路を構成する各辺の抵
抗のうち、電源とアースとの間に位置して互いに直列に
接続された前記温度補償抵抗と固定抵抗からなる温度検
出回路と、該温度検出回路を構成する前記温度補償抵抗
の両端電圧と前記固定抵抗の両端電圧とに基づいて演算
することにより温度信号を出力する温度信号出力手段と
により構成したことにある。

【００１０】また、請求項２の発明によると、前記温度
信号出力手段は、前記温度検出回路を構成する前記温度
補償抵抗の両端電圧を前記固定抵抗の両端電圧で除算す
る除算回路により構成している。

【００１１】

【作用】上記構成により、請求項１の発明によれば、吸
入空気の温度変化に応じて抵抗値が変化する温度補償抵
抗は、本来、流量検出手段によって吸入空気の流量を検
出する際の温度補償を行うものであるが、温度検出手段
は、この温度補償抵抗の抵抗値の変化を検出し、これに
基づいて吸入空気の温度変化に比例した直線特性を有す
る温度信号を出力する。このように、当該熱式空気流量
検出装置に設けられた温度補償抵抗を利用して吸入空気
の温度を検出することができる。

【００１２】そして、発熱抵抗および温度補償抵抗を含
んで構成されたブリッジ回路には、電源から発熱抵抗の
抵抗値の変化に対応して変化する電流が供給されるた
め、ブリッジ回路を構成する前記温度補償抵抗、固定抵
抗にも、発熱抵抗の抵抗値の変化に対応して変化する電
流が流れる。

【００１３】そこで、このようなブリッジ回路から温度
補償抵抗の抵抗値の変化のみを取り出すために、温度信
号出力手段は、温度検出回路を構成する前記温度補償抵
抗の両端電圧と固定抵抗の両端電圧とに基づいて演算す
ることにより、温度補償抵抗と固定抵抗に流れる電流を
演算上で打ち消す。これにより、温度補償抵抗の抵抗値
の変化、即ち、吸入空気の温度に比例した変化特性を有
する温度信号を得ることができる。

【００１４】また、請求項２の発明にあっても、発熱抵
抗および温度補償抵抗を含んで構成されたブリッジ回路
には、電源から発熱抵抗の抵抗値の変化に対応して変化
する電流が供給されるため、ブリッジ回路を構成する前
記温度補償抵抗、固定抵抗にも、発熱抵抗の抵抗値の変
化に対応して変化する電流が流れる。

【００１５】そこで、このようなブリッジ回路から温度
補償抵抗の抵抗値の変化のみを取り出すために、除算回
路は、前記温度補償抵抗の両端電圧を、固定抵抗の両端
電圧で除算することにより、温度補償抵抗と固定抵抗に
流れる電流を演算上で打ち消す。これにより、温度補償
抵抗の抵抗値の変化、即ち、吸入空気の温度に比例した
変化特性を有する温度信号を得ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づいて説明する。

【００１７】まず、本発明の第１の実施例を図１ないし
図４に基づいて説明するに、図において、２１は吸気管
２の途中に設けられた本実施例による熱式空気流量検出
装置を示し、該熱式空気流量検出装置２１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Ｑを検出すべく、吸気管２の途中に取
付穴２２を介して配設されている。

【００１８】２３は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２３は、イ
ンサートモールド等の手段により図３に示すように成形
され、巻線状をなす後述の基準抵抗３４を巻回すべく段
付き円柱状に形成された巻線部２４と、該巻線部２４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
２８Ａ〜２８Ｄ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、吸
気管２の中心部で後述の発熱抵抗２９および温度補償抵
抗３１を位置決めする検出ホルダ２６と、吸気管２の外
側に位置して端子部２５が接続された後述の回路ケーシ
ング２７とから大略構成されている。

【００１９】２７は吸気管２の取付穴２２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２２に
嵌合する嵌合部２７Ａが一体的に設けられている。そし
て、該回路ケーシング２７内には後述する流量検出回路
３６が設けられている。

【００２０】２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄは流量計
本体２３の端子部２５から突出した４本の端子ピン（全
体として各端子ピン２８という）を示し、該各端子ピン
２８は回路ケーシング２７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。また、各端子ピン２
８は後述する発熱抵抗２９，温度補償抵抗３１，基準抵
抗３４等と電気的に接続されている。そして、該各端子
ピン２８を回路ケーシング２７のコネクタ部に接続する
ことによって発熱抵抗２９，温度補償抵抗３１，基準抵
抗３４等が回路ケーシング２７内に設けられた流量検出
回路３６に電気的に接続されるようになっている。

【００２１】２９は流量計本体２３の検出ホルダ２６に
ターミナル３０Ａ，３０Ｂ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２９は温度変化
に敏感に反応して抵抗値ＲH 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。

【００２２】そして、該発熱抵抗２９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Ｑに応じて抵抗値ＲH が変化する性質を有
する。かかる性質より該発熱抵抗２９は吸入空気の流量
Ｑを検出するために用いられている。

【００２３】３１は発熱抵抗２９の上流側に位置して流
量計本体２３の検出ホルダ２６に設けられた温度補償抵
抗を示し、該温度補償抵抗３１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２６に立設されたタ
ーミナル３２Ａ，３２Ｂ間に接続されている。

【００２４】そして、該温度補償抵抗３１は吸気管２内
の吸入空気の温度Ｔに応じて抵抗値ＲK が変化する感温
抵抗であり、該温度補償抵抗３１は、吸入空気の流量Ｑ
を検出する際の温度補償を行う機能を有すると同時に、
吸入空気の温度Ｔを検出する温度センサとしての機能を
兼ね備えている。なお、該温度補償抵抗３１は前記発熱
抵抗２９と比較して表面積が大きく形成され、吸入空気
の流れによって冷却されにくいため、吸入空気の流れに
よって抵抗値ＲK は実質的に変化しない。

【００２５】３３は流量計本体２３の検出ホルダ２６上
に装着される保護カバーを示し、該保護カバー３３は検
出ホルダ２６上に発熱抵抗２９および温度補償抵抗３１
を実装した後に、図３中に矢印で示す如く検出ホルダ２
６に被着され、発熱抵抗２９および温度補償抵抗３１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２中では発熱抵抗２９および温度補償抵抗
３１を明示すべく、保護カバー３３を検出ホルダ２６か
ら取外した状態で示している。

【００２６】さらに、３４は流量計本体２３の巻線部２
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３４は抵抗値Ｒ0 を有し、その両端が巻線部２４
に立設されたターミナル３５Ａ，３５Ｂに接続され、前
記発熱抵抗２９に直列接続されている。

【００２７】次に、流量検出回路３６について図４を参
照しつつ説明するに、図４中、３６は回路ケーシング２
７内に設けられた流量検出回路を示し、該流量検出回路
３６は、後述するブリッジ回路３７、第１の差動増幅回
路３９、トランジスタ４０および非反転増幅回路４１か
らなる流量検出手段と、後述する温度検出回路４２およ
び温度信号出力回路４３からなる温度検出手段とにより
構成されている。

【００２８】３７はブリッジ回路を示し、該ブリッジ回
路３７は、発熱抵抗２９、温度補償抵抗３１、基準抵抗
３４および抵抗値Ｒ1 を有する固定抵抗３８から構成さ
れている。また、発熱抵抗２９と温度補償抵抗３１との
接続点ａは、後述するトランジスタ４０を介してバッテ
リ電源ＶB に接続され、基準抵抗３４と固定抵抗３８と
の接続点ｂはアースに接続されている。そして、該ブリ
ッジ回路３７には、バッテリ電源ＶB からの電流がトラ
ンジスタ４０を介して供給される。これにより、ブリッ
ジ回路３７に設けられた発熱抵抗２９および温度補償抵
抗３１が発熱し、発熱抵抗２９の抵抗値ＲH および温度
補償抵抗３１の抵抗値ＲK が発熱量に対応した抵抗値に
保持される。

【００２９】さらに、前記発熱抵抗２９と基準抵抗３４
との間の接続点ｃは演算増幅器等からなる第１の差動増
幅回路３９の反転側の入力端子に接続され、温度補償抵
抗３１と固定抵抗３８との間の接続点ｄは差動増幅回路
３９の非反転側の入力端子に接続されている。また、差
動増幅回路３９の出力端子はトランジスタ４０のベース
端子に接続され、該トランジスタ４０のエミッタ端子は
バッテリ電源ＶB に接続され、コレクタ端子は接続点ａ
に接続されている。

【００３０】ここで、吸気管２内を流れる吸入空気の流
量Ｑが一定ならば、発熱抵抗２９の抵抗値ＲH は変化し
ないため、ブリッジ回路３７は平衡状態を維持する。し
かし、吸入空気の流量Ｑが変化すると、発熱抵抗２９が
冷却され、抵抗値ＲH が変化するため、ブリッジ回路３
７の平衡が崩れ、ブリッジ回路３７の接続点ｃ，ｄの電
圧が生じる。これにより、前記差動増幅回路３９はブリ
ッジ回路３７の接続点ｃ，ｄの電圧に基づいてトランジ
スタ４０のベース電位を増加させる。そして、トランジ
スタ４０が、このベース電位に基づいて制御され、バッ
テリ電源ＶB からブリッジ回路３７に供給する電流が増
加する。これにより、発熱抵抗２９が加熱され、発熱抵
抗２９の抵抗値ＲH が増加し、ブリッジ回路３７が平衡
状態に戻るようになる。

【００３１】一方、４１は流量信号ＶS を出力する演算
増幅器等からなる非反転増幅回路を示し、該非反転増幅
回路４１の非反転側の入力端子は、発熱抵抗２９と基準
抵抗３４との間の接続点ｃが接続され、反転側の入力端
子は、基準電圧Ｖ0 を出力する定電圧電源が接続されて
いる。そして、該非反転増幅回路４１はブリッジ回路３
７の接続点ｃの電圧を第１の基準電圧Ｖ0 を基準に増幅
することにより流量信号ＶS を出力する。

【００３２】即ち、前記発熱抵抗２９が吸気管２内を流
れる吸入空気によって冷却され、その抵抗値ＲH が低下
した場合には、バッテリ電源ＶB からブリッジ回路３７
に供給される電流が増加し、接続点ｃの電圧も増加す
る。そして、接続点ｃの電圧を非反転増幅回路４１によ
って増幅することより吸入空気の流量Ｑに対応した電圧
を有する流量信号ＶS を出力する。

【００３３】また、吸気管２内の吸入空気の温度Ｔに応
じて抵抗値ＲK が変化するため、ブリッジ回路３７にト
ランジスタ４０を介して供給される電流が、これによっ
ても調整される。このようにして、吸入空気の温度Ｔに
よる流量検出の誤差を補正している。

【００３４】また、４２は温度検出回路を示し、該温度
検出回路４２は、ブリッジ回路３７を構成する各辺の抵
抗のうち、バッテリ電源ＶB とアースとの間で直列に接
続された前記温度補償抵抗３１と固定抵抗３８とから構
成されている。

【００３５】４３は温度信号出力手段としての温度信号
出力回路を示し、該温度信号出力回路４３は、後述する
第２の差動増幅回路４４および除算回路５０とから構成
されている。

【００３６】４４は第２の差動増幅回路を示し、該差動
増幅回路４４は、演算増幅器４５，抵抗値Ｒ3 を有する
４個の増幅用抵抗４６，４７，４８，４９とから構成さ
れた増幅率が１倍の差動増幅回路である。また、該差動
増幅回路４４の演算増幅器４５の反転入力端子は、増幅
用抵抗４７を介してブリッジ回路３７の接続点ｄに接続
され、接続点ｄと接続点ｂ（アース）との間の電圧Ｖ1
が入力される。一方、演算増幅器４５の非反転入力端子
は、増幅用抵抗４８を介してブリッジ回路３７の接続点
ａに接続され、接続点ａと接続点ｂ（アース）との間の
電圧Ｖ2 が入力される。そして、演算増幅器４５の出力
端子は後述する除算回路５０に接続され、該差動増幅回
路４４は、下記の数１に示す如く、接続点ａ−ｂ間の電
圧Ｖ2 と接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 との差を演算し、接
続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 、即ち、温度補償抵抗３１の両
端電圧を除算回路５０に向けて出力する。

【００３７】

【数１】Ｖ3 ＝Ｖ2 − Ｖ1

【００３８】５０は除算回路を示し、該除算回路５０
は、第１の入力端子が前記差動増幅回路４４を構成する
演算増幅器４５の出力端子に接続され、演算増幅器４５
の演算によって出力される接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3
（温度補償抵抗３１の両端電圧）が入力される。一方、
除算回路５０の第２の入力端子はブリッジ回路３７の接
続点ｄに接続され、接続点ｄと接続点ｂ（アース）との
間の電圧Ｖ1 （固定抵抗３８の両端電圧）が入力され
る。そして、該除算回路５０は、下記の数２に示す如
く、接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を接続点ｄ−ｂ間の電圧
Ｖ1 で除算し、温度信号ＶT を出力する。

【００３９】

【数２】

【００４０】ここで、前記温度検出回路４２および温度
信号出力回路４３の動作についてさらに詳しく説明す
る。

【００４１】まず、ブリッジ回路３７の接続点ａ−ｂ間
を流れる電流Ｉe とし、接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を、
電流Ｉe ，温度補償抵抗３１の抵抗値ＲK で表すと、下
記の数３に示すようになる。

【００４２】

【数３】Ｖ3 ＝Ｉe ・ＲK

【００４３】従って、この接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 は
温度補償抵抗３１の抵抗値ＲK （吸入空気の温度Ｔ）の
変化と、接続点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉe の変化とによ
って変動する。また、ブリッジ回路３７の接続点ｄ−ｂ
間の電圧Ｖ1 を、固定抵抗３８の抵抗値Ｒ1 ，接続点ａ
−ｂ間を流れる電流Ｉe で表すと、下記の数４に示すよ
うになる。

【００４４】

【数４】Ｖ1 ＝Ｉe ・Ｒ1

【００４５】従って、接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 は接続
点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉe によって変動する。そし
て、除算回路５０により、接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を
接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 で除算し、温度信号ＶT を出
力するが、これを数式で表わすと、下記の数５に示すよ
うになる。

【００４６】

【数５】

【００４７】この数５によって、電流Ｉe が打ち消さ
れ、温度検出信号ＶT は接続点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉ
e の変化と無関係になることがわかる。さらに、ＲK は
下記の数６に示すように変換することができる。ここ
で、数６中のＲK25 は、温度２５℃のときの抵抗値を示
し、αは、ＲK の温度係数を示し、Ｔは温度Ｔを示して
いる。

【００４８】

【数６】ＲK ＝ＲK25 （１＋αＴ）

【００４９】そして、前記数６を数５に代入すると、下
記の数７に示すようになる。

【００５０】

【数７】

【００５１】従って、除算回路５０から出力される温度
信号ＶT は温度Ｔに比例して変化し、ほぼ直線特性を有
する信号となる。

【００５２】本実施例による熱式空気流量検出装置は上
述のような構成を有するもので、温度補償抵抗３１と、
これに直列に接続された固定抵抗３８とから温度検出回
路４２を構成し、第２の差動増幅回路４４および除算回
路５０からなる温度信号出力回路４３によって、ブリッ
ジ回路３７の接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 （温度補償抵抗
３１の両端電圧）を、接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 （固定
抵抗３８の両端電圧）で除算し、温度信号ＶT を出力す
る構成としたから、温度補償抵抗３１を吸入空気の温度
Ｔを検出する温度センサとして併用することができる。

【００５３】即ち、温度補償抵抗３１は、機構上では流
量計本体２３の検出ホルダ２６に設けられ、回路上では
ブリッジ回路３７に設けられ、吸入空気の流量Ｑを検出
する際の温度補償を行うのが本来の機能である。

【００５４】しかし、本実施例にように、ブリッジ回路
３７の接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を第２の差動増幅回路
４４によって求め、除算回路５０により、この電圧Ｖ3
を接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 によって除算することによ
って、前記温度補償抵抗３１を利用して吸入空気の温度
Ｔに対応した温度信号ＶT を得ることができる。また、
本実施例によれば、温度信号ＶT を、吸入空気の温度Ｔ
に比例して変化し、ほぼ直線特性を有する信号とするこ
とができる。

【００５５】かくして、本実施例によれば、温度補償抵
抗３１に吸入空気の温度Ｔを検出する温度センサとして
の機能を併せ持たせることができる。これにより、従来
技術では、吸入空気の温度Ｔを基にして触媒診断を行う
（三元触媒８の活性状態等を調べる）ために、吸気管２
の途中に吸気温度センサ１１を設けていたが（図７参
照）、本実施例では、熱式空気流量検出装置２１の温度
信号出力回路４３から出力される温度信号ＶT によって
吸入空気の温度Ｔを検出できるので、吸気温度センサ１
１を別個に設ける必要がなくなる。

【００５６】従って、自動車等のエンジンを構成する部
品点数を減らすことができ、製造コストを削減すること
ができる。また、製品の輸入先によって触媒診断に吸入
空気温度のデータが必要な製品と、必要でない製品とが
まちまちな場合には、本実施例による温度信号出力回路
４３を備えた流量検出回路３６を用いるか、温度検出回
路等が設けられていない従来の流量検出用回路を用いる
かのみを選択すればよく、製造コストの大幅低減を図る
ことができると共に、設計，製造の簡素化を図ることが
できる。

【００５７】一方、製品の全てに本実施例による温度信
号出力回路４３を備えた流量検出回路３６を設けるよう
にした場合でも、吸気温度センサ１１を別個に設ける場
合と比較して、コストの低減を実現することができ、ま
た、部品の共通化という観点からもコストの低減を図る
ことができる。

【００５８】さらに、吸入温度センサが元から取付けら
れていない製品については、熱式空気流量検出装置の電
気回路の部分（流量検出回路３６）を交換するのみでよ
く、製造上の作業性を大幅に向上できる。

【００５９】次に、本発明の第２の実施例を図５に基づ
いて説明するに、本実施例の特徴は、温度検出回路を構
成する温度補償抵抗と固定抵抗との間に調整抵抗を直列
に接続したことにある。なお、本実施例では、前記第１
の実施例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。

【００６０】図において、６１は本実施例による温度補
償抵抗を示し、該温度補償抵抗６１は、感温抵抗６２
と、該感温抵抗６２に直列に接続された調整抵抗６３と
から構成されている。そして、該温度補償抵抗６１は、
ブリッジ回路３７の一辺に接続され、前記感温抵抗６２
と発熱抵抗２９との間が接続点ａとなり、前記調整抵抗
６３と固定抵抗３８との間が接続点ｄとなっている。

【００６１】ここで、該温度補償抵抗６１を構成する感
温抵抗６２は、第１の実施例で述べた温度補償抵抗３１
とほぼ同様に、吸気管２に設けれた流量計本体２３の検
出ホルダ２６に設けられ、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てい
る。また、該感温抵抗６２は吸気管２内の吸入空気の温
度Ｔに応じて抵抗値ＲKが変化するものである。一方、
前記調整抵抗６３は、回路上において、温度補償抵抗６
１の抵抗値ＲK の値を調整する抵抗として設けられたも
のである。

【００６２】そして、該温度補償抵抗６１は、吸気管２
内の吸入空気の温度Ｔに応じて感温抵抗６２の抵抗値Ｒ
K が変化することにより、吸入空気の流量Ｑを検出する
際の温度補償を行う機能を有すると同時に、吸入空気の
温度Ｔを検出する温度センサとしての機能をも兼ね備え
ている。

【００６３】また、温度補償抵抗６１と固定抵抗３８と
から本実施例による温度検出回路６４を構成し、該温度
検出回路６４と温度信号出力回路４３とから温度検出手
段を構成している。

【００６４】本実施例による熱式空気流量検出装置は上
述のような構成を有するもので、次に、前記温度補償抵
抗６１，温度信号出力回路４３の動作について説明す
る。

【００６５】まず、第２の差動増幅回路４４は、第１の
実施例で述べたように、接続点ａ−ｂ間の電圧Ｖ2 と接
続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 との差を演算し、接続点ａ−ｄ
間の電圧Ｖ3 、即ち、温度補償抵抗６１の両端電圧を除
算回路５０に向けて出力する。そして、除算回路５０
は、第１の実施例で述べたように、接続点ａ−ｄ間の電
圧Ｖ3 を接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 で除算し、温度信号
ＶT を出力する。

【００６６】即ち、ブリッジ回路３７の接続点ａ−ｂ間
を流れる電流Ｉe とし、接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 （温
度補償抵抗６１の両端電圧）を、電流Ｉe ，感温抵抗６
２の抵抗値ＲK ，調整抵抗の抵抗値Ｒ2 ，固定抵抗３８
の抵抗値Ｒ1 で表すと、下記の数８に示すようになる。

【００６７】

【数８】Ｖ3 ＝Ｉe （Ｒ2 ＋ＲK ）

【００６８】従って、この接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 は
感温抵抗６２の抵抗値ＲK （吸入空気の温度Ｔ）の変
化，接続点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉe の変化によって変
動する。また、ブリッジ回路３７の接続点ｄ−ｂ間の電
圧Ｖ1 を、固定抵抗３８の抵抗値Ｒ2 ，接続点ａ−ｂ間
を流れる電流Ｉe で表すと、下記の数９に示すようにな
る。

【００６９】

【数９】Ｖ1 ＝Ｉe ・Ｒ1

【００７０】従って、接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 は接続
点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉe によって変動する。そし
て、除算回路５０により、接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を
接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 で除算し、温度信号ＶT を出
力するが、これを数式で表わすと、下記の数１０に示す
ようになる。

【００７１】

【数１０】

【００７２】この数１０によって、電流Ｉe が打ち消さ
れ、温度検出信号ＶT は接続点ａ−ｂ間を流れる電流Ｉ
e の変化と無関係になることがわかる。さらに、ＲK は
下記の数１１に示すように変換することができる。ここ
で、ＲK25 は温度２５℃のときの抵抗値を示し、αはＲ
K の温度係数を示し、Ｔは温度Ｔを示している。

【００７３】

【数１１】ＲK ＝ＲK25 （１＋αＴ）

【００７４】そして、前記数１１を数１０に代入する
と、下記の数１２に示すようになる。

【００７５】

【数１２】

【００７６】従って、除算回路５０から出力される温度
信号ＶT は温度Ｔのみによって変化し、かつ直線特性を
有する信号となる。

【００７７】かくして、このように構成される本実施例
によっても、第１の実施例と同様に、温度信号ＶT を得
ることができ、吸入空気の流量Ｑを検出する際の温度補
償を行うことが本来的な機能である温度補償抵抗６１
を、吸入空気の温度Ｔを検出する温度センサとして用い
ることができる。

【００７８】特に、温度補償抵抗６１を感温抵抗６２と
調整抵抗６３によって構成したことにより、調整抵抗６
３を選択して適切な抵抗値Ｒ2 とすることにより、温度
信号ＶT の変化の傾き等を調整することができ、温度信
号ＶT の変化特性を、後段の信号処理（例えば、車載用
コントロールユニット等による信号処理）等に適合させ
ることができる。

【００７９】なお、前記各実施例では、第２の差動増幅
回路４４を設け、該第２の差動増幅回路４４によってブ
リッジ回路３７の接続点ａ−ｄ間の電圧Ｖ3 を求め、除
算回路５０によってＶT ＝Ｖ3 ／Ｖ1 なる演算処理を行
って温度信号ＶT を求めたが、本発明はこれに限らず、
図６に示す流量検出回路３６′のように、第２の差動増
幅回路４４を廃止し、ブリッジ回路３７の接続点ａ−ｂ
間の電圧Ｖ2 と接続点ｄ−ｂ間の電圧Ｖ1 を除算回路５
０に入力し、該除算回路５０によってＶT ′＝Ｖ2 ／Ｖ
1 なる演算処理を行って温度信号ＶT ′を求めるものと
してもよい。

【００８０】また、前記各実施例では、流量計本体２３
の巻線部２４に巻回した基準抵抗３４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、回路ケーシング２７内に基準抵抗３４を設
けてもよい。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、温度検出手段によって、温度補償抵抗の抵抗値の
変化を検出し、これに基づいて吸入空気の温度変化に比
例した特性を有する温度信号を出力すると共に、気体の
流量を検出する流量検出手段は発熱抵抗および温度補償
抵抗を含んで構成されたブリッジ回路を備え、前記温度
検出手段は、前記ブリッジ回路を構成する各辺の抵抗の
うち、電源とアースとの間に位置して互いに直列に接続
された前記温度補償抵抗と固定抵抗からなる温度検出回
路と、該温度検出回路を構成する前記温度補償抵抗の両
端電圧と前記固定抵抗の両端電圧とに基づいて演算する
ことにより温度信号を出力する温度信号出力手段とによ
って構成したから、当該熱式空気流量検出装置に吸入空
気の流量を検出するという機能と、吸入空気の温度を検
出する機能を併用させることができる。従って、吸入空
気の温度を検出するための温度センサを別個に設ける必
要がなくなり、部品点数を削減でき、製造上の作業性の
向上および製造コストの低減を実現することができる。

【００８２】また、前記温度信号出力手段は、温度検出
回路を構成する前記温度補償抵抗の両端電圧と固定抵抗
の両端電圧とに基づいて演算することで、吸入空気の温
度変化に比例した特性を有する温度信号を出力すること
ができる。これにより、流量検出手段によって吸入空気
の流量を検出する際の温度補償を行う温度補償抵抗の本
来的な機能と、吸入空気の温度を検出する温度センサと
しての機能とを併用させることができる。

【００８３】さらに、請求項２に記載の発明によれば、
除算回路により、温度検出回路を構成する前記温度補償
抵抗の両端電圧と固定抵抗の両端電圧とを除算すること
によって、吸入空気の温度変化に比例した特性を有する
温度信号を出力することができる。これにより、流量検
出手段によって吸入空気の流量を検出する際の温度補償
を行う温度補償抵抗の本来的な機能と、吸入空気の温度
を検出する温度センサとしての機能とを併用させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による自動車のエンジン
を示す全体図である。

【図２】第１の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３】第１の実施例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４】第１の実施例による流量検出回路を示す回路図
である。

【図５】本発明の第２の実施例による流量検出回路を示
す回路図である。

【図６】第１の実施例による流量検出回路の変形例を示
す回路図である。

【図７】従来技術による自動車のエンジンを示す全体図
である。

【符号の説明】

２吸気管２３流量計本体２９発熱抵抗３１，６１温度補償抵抗３６流量検出回路３７ブリッジ回路３８固定抵抗４２温度検出回路４３温度信号出力回路（温度信号出力手段）４４差動増幅回路５０除算回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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ことにより
抵抗値が変化する発熱抵抗と、前記吸入空気の温度変化
に応じて抵抗値が変化する温度補償抵抗と、前記発熱抵
抗および温度補償抵抗のそれぞれの抵抗値に基づいて吸
気管内を流通する気体の流量を検出する流量検出手段
と、前記温度補償抵抗の抵抗値の変化を検出し、これに
基づいて前記吸入空気の温度変化に比例した温度信号を
出力する温度検出手段とからなる熱式空気流量検出装置
において、前記流量検出手段は、前記発熱抵抗および温度補償抵抗
を含んで構成されたブリッジ回路を備え、前記温度検出手段は、前記ブリッジ回路を構成する各辺
の抵抗のうち、電源とアースとの間に位置して互いに直
列に接続された前記温度補償抵抗と固定抵抗からなる温
度検出回路と、該温度検出回路を構成する前記温度補償
抵抗の両端電圧と前記固定抵抗の両端電圧とに基づいて
演算することにより温度信号を出力する温度信号出力手
段とにより構成したことを特徴とする熱式空気流量検出
装置。
【請求項２】前記温度信号出力手段は、前記温度検出
回路を構成する前記温度補償抵抗の両端電圧を前記固定
抵抗の両端電圧で除算する除算回路により構成してなる
請求項１記載の熱式空気流量検出装置。