JP3510131B2 - 流量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
る熱式の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
し、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となっている。このた
め、エンジンの吸入空気量を検出する流量検出装置とし
て、熱式の流量検出装置が知られている（特開昭５７−
２２５６３号等）。

【０００３】このような従来技術による流量検出装置
は、感温抵抗体を含んだブリッジ回路等によって構成さ
れ該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応じ
た流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演算
手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定数
によって低下した利得を補償する利得補償手段とによっ
て構成されている。

【０００４】そして、従来技術による流量検出装置は、
ブリッジ回路内の感温抵抗体の温度が吸入空気量に応じ
て上昇，下降すると共に、感温抵抗体の抵抗値がその温
度に応じて上昇，下降する。このとき、感温抵抗体の抵
抗値が例えば電圧信号として出力され、この電圧信号を
用いて流量に応じた流量検出信号を演算する。

【０００５】また、このような従来技術による流量検出
装置は、感温抵抗体等が熱容量を有するから、この熱容
量が一次遅れ要素として作用する。これにより、吸入空
気流量の変化に対して流量検出装置の応答が遅れると共
に、吸入空気の流量に比べて流量検出信号が低下するこ
とがある。このため、従来技術の流量検出装置では、利
得補償手段によってこの流量検出信号の低下を補償して
いる。

【０００６】

【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、利得補償手段によって感温抵抗体等の時定
数による流量検出信号の低下を補償している。ここで、
熱式の流量検出装置は、感温抵抗体等の熱容量が一次遅
れ要素、即ち低域通過フィルタとして作用するから、高
い周波数で脈動するときの流量ほど流量検出信号が低下
し易い傾向がある。これに対し、従来技術による流量検
出装置は、流量検出信号の立ち下がり部分のみを増加さ
せることによって流量検出信号の低下を補償している。
この結果、流量検出信号をさらに低い周波数の信号に変
換してしまうから、高い周波数で脈動するときの流量を
正確に検出することができないという問題がある。

【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、本発明は高い周波数の脈動が生じた場合
であっても吸入空気流量を正確に検出でき、流量の検出
精度を向上できるようにした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、本発明は、被測流体内に設けられた感温抵抗体
を有し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量
に応じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流
量演算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱
時定数によって低下した利得を補償する利得補償手段と
からなる流量検出装置に適用される。

【０００９】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記利得補償手段を、前記感温抵抗体の熱時定
数によって決まる所定周波数よりも低い周波数をもった
流量検出信号はほぼ一定の利得で増幅し、当該所定周波
数よりも高い周波数をもった流量検出信号は周波数に対
応した利得で増幅する構成としたことにある。

【００１０】これにより、流量が所定周波数よりも低い
周波数をもって脈動するときには、流量演算手段から出
力される流量検出信号は、流量の脈動にほぼ対応した値
となる。このとき、利得補償手段は、予め決められた一
定の利得で流量検出信号を増幅する。一方、流量が所定
周波数よりも高い周波数をもって脈動するときには、流
量演算手段から出力される流量検出信号は、感温抵抗体
の熱容量によって低下する。このとき、利得補償手段
は、周波数に対応した利得で流量検出信号を増幅する。

【００１１】また、請求項２の発明は、前記利得補償手
段を、前記感温抵抗体の熱時定数によって決まる第１の
所定周波数よりも低い周波数の流量検出信号はほぼ一定
な第１の利得で増幅し、前記第１の所定周波数よりも高
く予め定められた第２の所定周波数よりも低い周波数の
範囲にある流量検出信号は周波数に対応した第２の利得
で増幅し、前記第２の所定周波数よりも高い周波数をも
った流量検出信号は前記第２の利得よりも大きくほぼ一
定な第３の利得で増幅する構成としたことにある。

【００１２】これにより、流量が第１の所定周波数より
も低い周波数をもって脈動するときには、流量検出信号
は流量の脈動にほぼ対応した値となる。このとき、利得
補償手段は、一定な第１の利得で流量検出信号を増幅す
る。また、流量が第１の所定周波数よりも高く予め定め
られた第２の所定周波数よりも低い周波数の範囲で脈動
するときには、流量検出信号は感温抵抗体の熱容量によ
って低下する。このとき、利得補償手段は、周波数に対
応した第２の利得で流量検出信号を増幅する。さらに、
流量が第２の所定周波数よりも高い周波数をもって脈動
するときには、利得補償手段は、前記第２の利得よりも
大きくほぼ一定な第３の利得で流量検出信号を増幅す
る。

【００１３】また、請求項３の発明は、前記利得補償手
段を、第１の所定周波数を流量検出信号が減衰し始める
周波数に設定し、第２の所定周波数を利得の補償が必要
となる流量検出信号の最高の周波数に設定したことにあ
る。

【００１４】これにより、利得補償手段は、流量検出信
号が減衰し始める周波数よりも高い周波数で流量が脈動
するときには、流量検出信号を周波数に対応した利得で
増幅することができる。また、第２の所定周波数を利得
の補償が必要となる流量検出信号の最高の周波数に設定
したから、利得の補償が必要となる流量検出信号を確実
に増幅することができる。

【００１５】また、請求項４の発明は、前記利得補償手
段を、演算増幅器と、該演算増幅器の反転入力端子に接
続された基準となる利得を設定する基準利得用抵抗と、
該基準利得用抵抗に並列接続され流量検出信号の利得を
補償するための補償利得用抵抗と、該補償利得用抵抗に
直列接続され前記基準利得用抵抗と共に感温抵抗体の熱
時定数によって決まる前記所定周波数を設定するコンデ
ンサと、前記演算増幅器の出力端子と反転入力端子との
間に接続された負帰還抵抗とによって構成したことにあ
る。

【００１６】これにより、基準利得用抵抗はほぼ一定な
基準となる利得を設定し、補償利得用抵抗は流量検出信
号を補償するための利得を設定する。また、基準利得用
抵抗とコンデンサとによって所定周波数を設定すること
ができ、負帰還抵抗によって負帰還増幅回路を構成する
ことができる。

【００１７】また、請求項５の発明は、前記流量演算手
段を、一定温度で発熱するヒータと、該ヒータの上流側
に設けられた第１の感温抵抗体と、該ヒータの下流側に
設けられた第２の感温抵抗体と、前記第１の感温抵抗体
の抵抗値変化によって第１の流量信号を検出する第１の
流量検出手段と、前記第２の感温抵抗体の抵抗値変化に
よって第２の流量信号を検出する第２の流量検出手段
と、前記第１の流量検出手段から出力される第１の流量
検出信号と第２の流量検出手段から出力される第２の流
量検出信号との差を演算して流量検出信号を出力する流
量検出信号出力手段とによって構成したことにある。

【００１８】これにより、流量検出信号出力手段は、第
１の流量検出手段から出力される第１の流量検出信号と
第２の流量検出手段から出力される第２の流量検出信号
との差を演算して流量検出信号を出力する。そして、利
得補償手段は、この流量検出信号出力手段からの流量検
出信号が感温抵抗体の熱容量によって低下するときに、
その利得を補償する。

【００１９】また、請求項６の発明は、前記流量検出手
段を、前記感温抵抗体を含むブリッジ回路によって構成
したことにある。

【００２０】これにより、ブリッジ回路は、感温抵抗体
の抵抗値の変化を流量検出信号として出力する。そし
て、利得補償手段は、この流量検出信号出力手段からの
流量検出信号が感温抵抗体の熱容量によって低下すると
きに、その利得を補償する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
流量検出装置を、図１ないし図８を参照しつつ詳細に説
明する。

【００２２】まず、図１ないし図７に基づいて、本発明
による第１の実施の形態を述べる。１は空気等の被測流
体が流れる流路となる筒体で、該筒体１はエンジンの吸
気管（図示せず）の途中に接続されている。そして、エ
ンジンの運転時には、前記吸気管を通して外部からエン
ジン本体の燃焼室内に吸入される吸入空気が筒体１内を
矢示Ａ方向に流通する。

【００２３】２は流量検出装置の外形をなすケーシング
で、該ケーシング２は、筒体１に取り付けられた鍔状の
コネクタ部２Ａと、該コネクタ部２Ａから筒体１内に延
びる収容部２Ｂとによって構成されている。そして、ケ
ーシング２内には、後述する流量検出素子３と検出回路
９とが収容されている。

【００２４】３は流量検出素子で、該流量検出素子３
は、図２に示すように裏面側に台形状の凹窪部４Ａが形
成されたシリコン基板４と、該シリコン基板４の表面側
に例えば酸化膜、窒化膜等によって形成された絶縁膜５
と、該絶縁膜５を介して前記シリコン基板４上の凹窪部
４Ａと対応する位置に成膜したヒータ６と、該ヒータ６
近傍に位置して該ヒータ６と同様にして成膜した第１，
第２の感温抵抗体７，８とによって構成されている。そ
して、ヒータ６、第１，第２の感温抵抗体７，８には、
後述する基準抵抗１２，１４等に接続するための電極部
６Ａ，７Ａ，８Ａが取り付けられている。

【００２５】ここで、ヒータ６は、プリント印刷、スパ
ッタリング等の手段を用いてシリコン基板４上に例えば
０．２μｍ程度の膜厚で白金膜を着膜させることにより
形成されている。また、ヒータ６は、電流制御用のトラ
ンジスタ（図示せず）によって電流値が制御され、温度
を一定温度（例えば約２４０℃）に保つように発熱する
構成となっている。

【００２６】一方、該第１の感温抵抗体７はヒータ６の
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８はヒータ６の下流側に位置して
抵抗値ＲT2を有するように着膜形成されている。

【００２７】そして、流量検出素子３は、矢示Ａ方向に
空気が流れるとき、この空気流によって冷却される感温
抵抗体７，８の抵抗値変化を利用して流量を検出するも
のである。

【００２８】９はケーシング２の収容部２Ｂ内に収容さ
れた検出回路で、該検出回路９は、例えばセラミック材
料等からなる絶縁基板上に実装されたヒータ制御回路
（図示せず）、後述の流量演算回路１０、利得補償回路
１６等によって構成されている。そして、ヒータ制御回
路は、ヒータ６を常に一定温度（例えば２４０℃）に保
持している。

【００２９】１０は流量演算手段としての流量演算回路
で、該流量演算回路１０は、後述するブリッジ回路とな
った第１，第２の流量検出回路１１，１３と、該第１，
第２の流量検出回路１１，１３から出力される第１，第
２の流量電圧Ｖ1 ，Ｖ2 を差動増幅する差動増幅回路１
５とによって構成されている。そして、流量演算回路１
０は、流量Ｑに応じた流量検出信号Ｖ3 を出力するもの
である。

【００３０】１１は第１の流量検出回路で、該第１の流
量検出回路１１は、抵抗値ＲT1を有する第１の感温抵抗
体７と基準抵抗１２とを直列に接続することにより構成
されている。そして、第１の流量検出回路１１は、例え
ば５Ｖ程度の電圧に設定されたバッテリ電圧Ｅb とアー
スとの間に接続され、バッテリ電圧Ｅb 側の接続点ａと
アース側の接続点ｂとによって第２の流量検出回路１３
に並列接続されている。このため、第１，第２の流量検
出回路１１，１３は、それぞれ対向する辺の抵抗値が等
しくなるブリッジ回路を構成している。

【００３１】また、第１の感温抵抗体７と基準抵抗１２
との接続点ｃは、後述する差動増幅回路１５の非反転入
力端子に接続されている。そして、第１の流量検出回路
１１は、第１の感温抵抗体７の抵抗値ＲT1の変化を第１
の流量電圧Ｖ1 として出力する。

【００３２】１３は第２の流量検出回路で、該第２の流
量検出回路１３は、第１の流量検出回路１１とほぼ同様
に抵抗値ＲT2を有する第２の感温抵抗体８と基準抵抗１
４とを直列に接続することにより構成され、第１の流量
検出回路１１と共にブリッジ回路を構成している。

【００３３】また、該第２の流量検出回路１３は、前記
バッテリ電圧Ｅb とアースとの間に接続され、第２の感
温抵抗体８と基準抵抗１４との接続点ｄは、差動増幅回
路１５の反転入力端子に接続されている。そして、第２
の流量検出回路１３は、第２の感温抵抗体８の抵抗値Ｒ
T2の変化を第２の流量電圧Ｖ2 として出力する。

【００３４】１５は流量検出信号出力手段としての差動
増幅回路で、該差動増幅回路１５の入力側には、第１，
第２の流量検出回路１１，１３の接続点ｃ，ｄが接続さ
れ、出力側には後述の利得補償回路１６が接続されてい
る。そして、該差動増幅回路１５は、第１，第２の流量
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の差を演算し、この差に応じた流量検出
信号Ｖ3 を吸入空気の流量Ｑを示す信号として出力す
る。

【００３５】１６は利得補償手段としての利得補償回路
で、該利得補償回路１６は、演算増幅器１７と、該演算
増幅器１７の反転入力端子に接続された基準となる利得
を設定する抵抗値Ｒ1 を有する基準利得用抵抗１８と、
該基準利得用抵抗１８に並列接続され流量検出信号Ｖ3
の利得を補償するための抵抗値Ｒ2 を有する補償利得用
抵抗１９と、補償利得用抵抗１９に直列接続され基準利
得用抵抗１８と共に周波数特性を決める容量Ｃを有する
コンデンサ２０と、前記演算増幅器１７の出力端子と反
転入力端子との間に接続された抵抗値Ｒ3 を有する負帰
還抵抗２１とによって構成されている。

【００３６】そして、演算増幅器１７の非反転入力端子
は、差動増幅回路１５の出力端子に接続され、反転入力
端子は、基準利得用抵抗１８または補償利得用抵抗１９
とコンデンサ２０とを介して基準電圧Ｅs に接続されて
いる。また、基準利得用抵抗１８の抵抗値Ｒ1 は、補償
利得用抵抗１９の抵抗値Ｒ3 よりも十分に大きな値（Ｒ
1 》Ｒ3 ）に設定されている。

【００３７】また、基準利得用抵抗１８の抵抗値Ｒ1 と
コンデンサ２０の容量Ｃとの積は、以下の数１に示すよ
うに感温抵抗体７，８の熱時定数τと略等しくなるよう
に設定されている。

【００３８】

【数１】τ＝ＣＲ1

【００３９】そして、利得補償回路１６は、図４中の特
性線２２Ａに示すように、以下の数２に示す第１の所定
周波数ｆ1 よりも低い周波数ｆで脈動する流量Ｑに対し
てはほぼ数３に示す一定な第１の利得Ｇ1 となるように
設定されている。また、利得補償回路１６は、図４中の
特性線２２Ｂに示すように、第１の所定周波数ｆ1 より
も高く以下の数４に示す第２の所定周波数ｆ2 よりも低
い周波数ｆで脈動する流量Ｑに対してはほぼ周波数ｆに
比例する第２の利得Ｇ2 となるように設定されている。
さらに、利得補償回路１６は、図４中の特性線２２Ｃに
示すように、第２の所定周波数ｆ2 よりも高い周波数ｆ
で脈動する流量に対してはほぼ数５に示す一定な第３の
利得Ｇ3 となるように設定されている。

【００４０】

【数２】

【００４１】

【数３】

【００４２】

【数４】

【００４３】

【数５】

【００４４】ここで、第１の所定周波数ｆ1 は、感温抵
抗体７，８等の熱時定数τによって決定され、流量検出
信号Ｖ3 が減衰し始める周波数を示している。即ち、第
１の所定周波数ｆ1 は、感温抵抗体７，８等の熱容量に
よって流量検出信号Ｖ3 に対して低域通過フィルタとし
て作用するときに、この低域通過フィルタのカットオフ
周波数を示すものである。また、第２の所定周波数ｆ2
は、補償利得用抵抗１９の抵抗値Ｒ2 とコンデンサ２０
の容量Ｃとによって決定され、利得の補償が必要となる
流量検出信号Ｖ3 の最高の周波数を示すものである。

【００４５】そして、利得補償回路１６は、以下の数６
に示すように、第１，第２の所定周波数ｆ1 ，ｆ2 間の
周波数ｆで脈動する流量に対しては、ほぼ周波数ｆに比
例して利得Ｇ1 ，Ｇ3 間の値となって利得で、流量検出
信号Ｖ3 を増幅するものである（図４中の特性線２２参
照）。

【００４６】

【数６】

【００４７】このため、流量検出信号Ｖ3 が周波数の上
昇に応じて減少するときには利得補償回路１６の利得が
増加するから、利得補償回路１６は、流量検出信号Ｖ3
を周波数に関係なく流量Ｑに応じた出力信号Ｖout を出
力するものである。

【００４８】２３はコントローラで、該コントローラ２
３の記憶部２３Ａには、図５，図６中の特性線２４に示
すように、流量Ｑと流量検出信号Ｖ3 との関係を示すマ
ップが格納されている。ここで、流量Ｑに対する流量検
出信号Ｖ3 は、感温抵抗体７，８のもつ非線形な応答性
によって、流量Ｑが小さいときには、流量検出信号Ｖ3
の変化が大きく、流量Ｑが大きいときには、流量検出信
号Ｖ3 の変化が小さくなるような非線形な特性となって
いる。

【００４９】本実施の形態による流量検出装置は上述の
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。

【００５０】まず、吸入空気が矢示Ａ方向に向けて流れ
るときには、シリコン基板４上の上流側に位置した第１
の感温抵抗体７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８はヒータ６からの熱
を受ける。この結果、第１，第２の感温抵抗体７，８の
抵抗値ＲT1，ＲT2が変化するから、第１，第２の流量検
出回路１１，１３からの流量電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に電位差が
生じ、差動増幅回路１５はこの電位差（Ｖ1 −Ｖ2 ）に
応じた流量検出信号Ｖ3 を出力する。

【００５１】そして、図５中の特性線２５に示すように
流量Ｑ1 が所定周波数ｆ1 よりも低い周波数ｆで脈動し
ていたときには、図５中の特性線２６に示すように流量
検出信号Ｖ3 は流量Ｑ1 の変化に応じて変化する。この
とき、利得補償回路１６は、予め決められた一定の利得
Ｇ1 で流量検出信号Ｖ3 を増幅する。次に、コントロー
ラ２３は、図５中の特性線２４に示すマップを用いてこ
の流量検出信号Ｖ3 から図５中の特性線２５とほぼ等し
い流量演算値Ｑ1 ′を演算する。最後に、コントローラ
２３は、演算によって得られた流量演算値Ｑ1 ′の平均
値Ｑ1av を演算し、吸入空気の流量として出力する。

【００５２】一方、図６中の特性線２７に示すように流
量Ｑ2 が所定周波数ｆ1 よりも高い周波数ｆで脈動して
いたときには、シリコン基板４、感温抵抗体７，８等の
熱容量が一次遅れ要素として作用するから、図６中の特
性線２８に示すように流量検出信号Ｖ3 は流量Ｑ2 の変
化に応じて変化することができず、その振幅が低下す
る。そして、流量検出信号Ｖ3 は、図６中の特性線２９
に示す本来出力されるべき理想の出力信号ＶA の平均値
に近い値となる。

【００５３】このとき、利得補償回路１６を設けない場
合には、理想の出力信号ＶA の平均値に基づき、流量Ｑ
を演算することになる。そして、感温抵抗体７，８の非
線形応答性によって、出力信号ＶA の平均値によって演
算された流量の平均値ＱA は、本来の流量Ｑ2 の平均値
Ｑ2av よりも小さい値となる。

【００５４】しかし、本実施の形態では、差動増幅回路
１５の出力側には利得補償回路１６を接続している。そ
して、利得補償回路１６は、脈動の周波数ｆが所定周波
数ｆ1 よりも高くなったときに、その周波数ｆにほぼ比
例して利得Ｇ1 よりも利得が上昇する構成となってい
る。このため、利得補償回路１６は、流量検出信号Ｖ3
を利得Ｇ1 よりも大きな利得で増幅し、図７中の特性線
３０に示すように、理想の出力信号ＶA にほぼ等しい振
幅となった出力信号Ｖout を出力する。

【００５５】そして、コントローラ２３は、図６中の特
性線２４に示すマップを用いて出力信号Ｖout に基づき
図６中の特性線２７とほぼ等しい流量演算値Ｑ2 ′演算
する。このため、コントローラ２３は、演算によって得
られた流量演算値Ｑ2 ′の平均値Ｑ2av を演算し、吸入
空気の流量として出力するから、脈動の周波数ｆに関係
なく、正確な流量Ｑを検出することができる。

【００５６】かくして、本実施の形態によれば、利得補
償回路１６を、感温抵抗体７，８の熱時定数τによって
決まる第１の所定周波数ｆ1 よりも低い周波数ｆをもっ
た流量検出信号Ｖ3 はほぼ一定の利得Ｇ1 で増幅し、所
定周波数ｆ1 よりも高い周波数ｆをもった流量検出信号
Ｖ3 は周波数ｆに対応した利得Ｇ2 ，Ｇ3 で増幅する構
成としている。

【００５７】これにより、流量Ｑが所定周波数ｆ1 より
も低い周波数ｆをもって脈動するときには、流量検出信
号Ｖ3 は、流量Ｑの脈動にほぼ比例した値となる。この
とき、利得補償回路１６は、一定の利得Ｇ1 で流量検出
信号Ｖ3 を増幅するから、利得補償回路１６は、流量Ｑ
の脈動にほぼ比例した出力信号Ｖout を出力する。

【００５８】また、流量Ｑが第１の所定周波数ｆ1 より
も高く第２の所定周波数ｆ2 よりも低い周波数ｆの範囲
で脈動するときには、流量検出信号Ｖ3 は、感温抵抗体
７，８等の熱容量によってその値が低下する。このと
き、利得補償回路１６は、周波数ｆにほぼ比例した利得
Ｇ2 で流量検出信号Ｖ3 を増幅するから、周波数ｆが高
くなるほど減衰する流量検出信号Ｖ3 の利得を補償する
ことができる。このため、利得補償回路１６は周波数ｆ
に関係なく常に流量Ｑに応じた出力信号Ｖout を出力す
ることができ、コントローラ２３によって正確な流量Ｑ
を演算することができる。

【００５９】さらに、利得補償回路１６は、高周波数側
の所定周波数ｆ2 よりも高い周波数ｆをもった流量検出
信号Ｖ3 はほぼ一定の利得Ｇ3 で増幅する構成としたか
ら、流量の検出にほとんど影響を与えない高周波数側の
流量検出信号Ｖ3 を必要以上に増幅することがなくな
る。このため、高周波数側の流量検出信号Ｖ3 による誤
差等をなくし、流量Ｑの検出精度を高めることができ
る。

【００６０】一方、利得補償回路１６を、演算増幅器１
７、基準利得用抵抗１８、補償利得用抵抗１９、コンデ
ンサ２０および負帰還抵抗２１によって構成したから、
コンデンサ２０によって所定周波数ｆ1 を設定すること
ができ、感温抵抗体７，８の熱時定数τに合せて容易に
所定周波数ｆ1 を設定することができる。

【００６１】次に、図８に本発明による第２の実施の形
態を示すに、本実施の形態の特徴は、発熱しつつ温度に
応じて抵抗値が変化する感温抵抗体を含むブリッジ回路
を用いて流量演算手段を構成したことにある。なお、前
述した第１の実施の形態と同一の構成要素の同一の符号
を付し、その説明を省略するものとする。

【００６２】３１は流量検出信号Ｖ4 を出力する流量演
算手段としての流量演算回路を示し、該流量演算回路３
１は、発熱しつつ温度に応じて抵抗値が変化する感温抵
抗体３２、温度補償抵抗３３、基準抵抗３４および流量
調整抵抗３５等からなり、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回路３６を用いて構成されて
いる。そして、感温抵抗体３２と温度補償抵抗３３との
接続点ａ′は後述する電流制御用トランジスタ３９のコ
レクタ側に接続され、基準抵抗３４と流量調整抵抗３５
との接続点ｂ′はアースに接続されている。

【００６３】また、流量演算回路３１は、温度補償抵抗
３３と流量調整抵抗３５、感温抵抗体３２と基準抵抗３
４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ると共
に、接続点ｄ′には、接続抵抗３８を介して後述の利得
補償回路４０に接続されている。

【００６４】そして、差動増幅回路３７から出力される
信号は、流量演算回路３１の印加電流を制御する電流制
御用トランジスタ３９の電流制御電圧Ｖ0 となる。一
方、流量演算回路３１の接続点ｄ′からは、基準抵抗３
４の両端電圧として流量検出信号Ｖ4 が出力され、この
流量検出信号Ｖ4 は感温抵抗体３２が流量によって冷却
される度合いを示すものである。

【００６５】３９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３９は、イミッタ側がバッテリ
電圧Ｅb に接続され、ベース側が差動増幅回路３７の出
力側に接続され、コクレタ側が流量演算回路３１の接続
点ａ′に接続されている。そして、電流制御用トランジ
スタ３９は、差動増幅回路３７からの電流制御電圧Ｖ0
でベース電流を変化させてコレクタ電流を制御する。こ
れにより、電流制御用トランジスタ３９は感温抵抗体３
２等に流れる電流値を制御し、感温抵抗体３２の温度を
一定に保つフィードバック制御を行なっている。

【００６６】４０は本実施の形態による利得補償回路
で、該利得補償回路４０は、第１の実施の形態による利
得補償回路１６とほぼ同様に演算増幅器１７、基準利得
用抵抗１８、補償利得用抵抗１９、コンデンサ２０、負
帰還抵抗２１によって構成されている。しかし、演算増
幅器１７の反転入力端子が、基準利得用抵抗１８または
補償利得用抵抗１９とコンデンサ２０とを介してアース
に接続されている点で、第１の実施の形態による利得補
償回路１６とは異なるものである。

【００６７】かくして、このように構成される本実施の
形態の流量検出装置においても、前記第１の実施の形態
と同様に、高い周波数の脈動が生じた場合であっても吸
入空気流量を正確に検出することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した如く請求項１に記載の発明
によれば、利得補償手段を、感温抵抗体の熱時定数によ
って決まる所定周波数よりも低い周波数をもった流量検
出信号はほぼ一定の利得で増幅し、当該所定周波数より
も高い周波数をもった流量検出信号は周波数に対応した
利得で増幅する構成としたから、流量が所定周波数より
も低い周波数をもって脈動するときには、流量検出信号
は、流量の脈動にほぼ比例した値となり、利得補償手段
は一定の利得で流量検出信号を増幅する。一方、流量が
所定周波数よりも高い周波数をもって脈動するときに
は、流量検出信号は、感温抵抗体等の熱容量によってそ
の値が低下し、利得補償手段は、周波数に対応した利得
で流量検出信号を増幅する。このため、利得補償手段
は、周波数が高くなるほど減衰する流量検出信号の利得
を補償することができ、周波数に関係なく常に流量に応
じた出力信号を出力すると共に、正確な流量を検出する
ことができる。

【００６９】また、請求項２の発明によれば、利得補償
手段を、感温抵抗体の熱時定数によって決まる第１の所
定周波数に比較して高い第２の所定周波数よりも高い所
定周波数をもった流量検出信号はほぼ一定の利得で増幅
する構成としたから、流量の検出にほとんど影響を与え
ない高周波数側の流量検出信号を必要以上に増幅するこ
とがなくなる。このため、高周波数側の流量検出信号に
よる誤差等をなくし、流量の検出精度を高めることがで
きる。

【００７０】また、請求項３の発明によれば、利得補償
手段による第１の所定周波数を流量検出信号が減衰し始
める周波数に設定し、第２の所定周波数を利得の補償が
必要となる流量検出信号の最高の周波数に設定したか
ら、利得補償手段は流量検出信号が減衰し始める周波数
よりも高い周波数で流量が脈動するときには、流量検出
信号を周波数に対応した利得で増幅することができる。
また、第２の所定周波数を利得の補償が必要となる流量
検出信号の最高の周波数に設定したから、利得の補償が
必要となる流量検出信号を確実に増幅することができ
る。

【００７１】また、請求項４の発明によれば、利得補償
手段を、演算増幅器、基準利得用抵抗、補償利得用抵
抗、コンデンサおよび負帰還抵抗によって構成したか
ら、基準利得用抵抗によって所定周波数よりも低い周波
数をもった流量検出信号に対する利得を設定し、補償利
得用抵抗によって所定周波数よりも高い周波数をもった
流量検出信号に対する利得を設定することができる。そ
して、コンデンサによって所定周波数を設定することが
できるから、感温抵抗体の時定数に合せて容易にこれら
の値を設定することができる。

【００７２】また、請求項５の発明によれば、流量演算
手段を、一定温度で発熱するヒータと、該ヒータの上流
側に設けられた第１の感温抵抗体と、該ヒータの下流側
に設けられた第２のヒータと、前記第１の感温抵抗体の
抵抗値変化によって第１の流量信号を検出する第１の流
量検出手段と、前記第２の感温抵抗体の抵抗値変化によ
って第２の流量信号を検出する第２の流量検出手段と、
前記第１の流量検出手段から出力される第１の流量検出
信号と第２の流量検出手段から出力される第２の流量検
出信号との差を演算して流量検出信号を出力する流量検
出信号出力手段とによって構成したから、流量検出信号
出力手段は、第１の流量検出手段から出力される第１の
流量検出信号と第２の流量検出手段から出力される第２
の流量検出信号との差を演算して流量検出信号を出力す
る。このため、この流量検出信号を用いて流量を検出す
ることができる。

【００７３】また、請求項６の発明は、前記流量検出手
段を、前記感温抵抗体を含むブリッジ回路によって構成
したから、流量検出手段は、感温抵抗体の抵抗値の変化
を流量検出信号として出力し、この流量検出信号を用い
て流量を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による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】シリコン基板上に形成されたヒータ、第１の感
温抵抗体、第２の感温抵抗体を示す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態による流量検出装置の流量演
算回路、利得補償回路等を示す回路図である。

【図４】利得補償回路の利得と周波数との関係を示す特
性線図である。

【図５】第１の所定周波数よりも低い周波数で流量が脈
動するときの流量と流量検出信号との関係を示す特性線
図である。

【図６】第１の所定周波数よりも高い周波数で流量が脈
動するときの流量と流量検出信号との関係を示す特性線
図である。

【図７】時間と流量検出信号、出力信号との関係を示す
特性線図である。

【図８】第２の実施の形態による流量検出装置の流量演
算回路、利得補償回路等を示す回路図である。

【符号の説明】

７，８，３２ 感温抵抗体 １０，３１ 流量演算回路（流量演算手段） １１，１３ 流量検出回路 １５ 差動増幅回路（流量検出信号出力手段） １６，４０ 利得補償回路（利得補償手段） １７ 演算増幅器 １８ 基準利得用抵抗 １９ 補償利得用抵抗 ２０ コンデンサ ２１ 負帰還抵抗 ３６ ブリッジ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−22563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−150167（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159519（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−166948（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−145754（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−267718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/696 F02D 45/00 366 G01P 5/12

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測流体内に設けられた感温抵抗体を有
   し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応
   じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演
   算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定
   数によって低下した利得を補償する利得補償手段とから
   なる流量検出装置において、前記利得補償手段は、前記
   感温抵抗体の熱時定数によって決まる所定周波数よりも
   低い周波数をもった流量検出信号はほぼ一定の利得で増
   幅し、当該所定周波数よりも高い周波数をもった流量検
   出信号は周波数に対応した利得で増幅する構成としたこ
   とを特徴とする流量検出装置。
2. 【請求項２】 被測流体内に設けられた感温抵抗体を有
   し、該感温抵抗体の抵抗値によって被測流体の流量に応
   じた流量検出信号を演算する流量演算手段と、該流量演
   算手段による流量検出信号を増幅し感温抵抗体の熱時定
   数によって低下した利得を補償する利得補償手段とから
   なる流量検出装置において、前記利得補償手段は、前記
   感温抵抗体の熱時定数によって決まる第１の所定周波数
   よりも低い周波数の流量検出信号はほぼ一定な第１の利
   得で増幅し、前記第１の所定周波数よりも高く予め定め
   られた第２の所定周波数よりも低い周波数の範囲にある
   流量検出信号は周波数に対応した第２の利得で増幅し、
   前記第２の所定周波数よりも高い周波数をもった流量検
   出信号は前記第２の利得よりも大きくほぼ一定な第３の
   利得で増幅する構成としたことを特徴とする流量検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記利得補償手段は、第１の所定周波数
   を流量検出信号が減衰し始める周波数に設定し、第２の
   所定周波数を利得の補償が必要となる流量検出信号の最
   高の周波数に設定してなる請求項２に記載の流量検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記利得補償手段は、演算増幅器と、該
   演算増幅器の反転入力端子に接続された基準となる利得
   を設定する基準利得用抵抗と、該基準利得用抵抗に並列
   接続され流量検出信号の利得を補償するための補償利得
   用抵抗と、該補償利得用抵抗に直列接続され前記基準利
   得用抵抗と共に感温抵抗体の熱時定数によって決まる前
   記所定周波数を設定するコンデンサと、前記演算増幅器
   の出力端子と反転入力端子との間に接続された負帰還抵
   抗とによって構成してなる請求項１，２または３に記載
   の流量検出装置。
5. 【請求項５】 前記流量演算手段は、一定温度で発熱す
   るヒータと、該ヒータの上流側に設けられた第１の感温
   抵抗体と、該ヒータの下流側に設けられた第２の感温抵
   抗体と、前記第１の感温抵抗体の抵抗値変化によって第
   １の流量信号を検出する第１の流量検出手段と、前記第
   ２の感温抵抗体の抵抗値変化によって第２の流量信号を
   検出する第２の流量検出手段と、前記第１の流量検出手
   段から出力される第１の流量検出信号と第２の流量検出
   手段から出力される第２の流量検出信号との差を演算し
   て流量検出信号を出力する流量検出信号出力手段とによ
   って構成してなる請求項１，２，３または４に記載の流
   量検出装置。
6. 【請求項６】 前記流量検出手段は、前記感温抵抗体を
   含むブリッジ回路によって構成してなる請求項１，２，
   ３または４に記載の流量検出装置。