JPH02262012A - 吸入空気量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は吸気通路、特に内燃機関の吸気通路を流れる吸
入空気の流量を検出する吸入空気量検出装置に係る。

［従来の技術］ 内燃機関の吸入空気量を検出する流量検出装置に関して
は、吸入空気通路中に吸入空気の流れ方向に対して平行
に吸気温度検出素子と流速検出素子を配設した流量検出
装置が知られており、例えば特開昭６０−２３００１９
号公報に開示されている。そして、加熱抵抗体を含む全
ての抵抗体を薄膜抵抗で形成し一つの素子に構成した技
術が実開昭６０−１８３８２５号公報に記載されている
。

上記公報に記載の流量検出装置は何れも流速検出素子を
加熱抵抗体により加熱する間接加熱型であるが、流速検
出素子としては例えば特開昭５７−２０１８５８号公報
に記載のように、感熱抵抗体自体が発熱する直熱型、即
ち自己発熱型もある。この公報に記載の流量検出素子は
一つの基材に薄膜の抵抗体を付着し、この基材を片持支
持したものである。

また、特開昭６０−２３６０２９号公報には同じく直熱
型の空気流量センサが開示されており、腹式抵抗を設け
た基材がリード部材によって両端支持されている。同公
報においては膜式抵抗内での温度分布に着目し、上流側
の単位面積当りの抵抗値を下流側のそれより大きくする
ことにより、上流側の発熱量を下流側の発熱量より大き
くして温度分布を均一化することとしている。

流量検出装置における流速検出素子に関しては、吸入空
気の流速に応じて温度変化することが必要であるので、
流速検出素子自体あるいはその他の状況変化が上記温度
変化に対する影響因子となったのでは正確な流量検出が
困難となる。このため、前記公報に記載の技術のように
何れの検出素子も薄い平板状に形成され吸入空気の流れ
方向に平行に配設される。

この場合において、流速検出素子の発熱による熱量は、
周囲の空気及び吸入空気通路への取付部に伝達される。

吸入空気の流速が大であるときには発熱量のほとんどが
周囲の空気へ伝達されるが、吸入空気の流速が遅い場合
には周囲の空気への熱伝導量が少なくなり、相対的に前
記取付部への熱伝導量が増加する。この取付部への熱伝
導量は吸気温度や吸気筒の温度によって変化するため、
前述のブリッジ回路への供給電流が変化し、従って流速
の検出精度を低下させることになる。

この問題に対し、特開昭５９−１５１０２０号公報にお
いて、取付部への熱伝導量を小さくするため、感熱抵抗
体のリード線の長さと直径の比を所定値以上に設定する
技術が開示されている。

また、前掲の特開昭５７−２０１８５８号公報に記載の
検出素子によれば、基材を薄くかつ熱伝導率の低い材質
を用いることにより薄膜抵抗体の設けられた部分が吸気
温度より、所定温度高く設定されたときにおいても、薄
膜抵抗体の反対側に設けられた取付部までの熱伝導が抑
えられる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上要するに、上記公報に記載の吸入空気量検出装置に
おいては、流速検出素子に関し、吸入空気の流れ方向に
延在する薄膜抵抗体の温度分布、あるいは基材、リード
線等の抵抗体取付部への熱伝導に基く温度分布に鑑み、
抵抗体を含む各構成部材の構造、配置等に対策が講じら
れている。然し乍ら、吸入空気の流れ方向に延在する薄
膜抵抗体を備えた装置においては、薄膜抵抗体における
吸入空気の流れ方向の距離が固定されたものとして対策
が講じられており、流れ方向の距離を短く、即ち巾を狭
くすることは考慮されていない。

しかも、吸入空気の流れ方向に直交する方向における薄
膜抵抗体の温度分布については考慮されていない。この
ことは、他の公報に記載の取付部への熱伝導に関する課
題との組合せが困難であったことの証在とも言うことが
できる。

第５図は本件出願人の出願に係る特願昭６３−２２６９
００号に開示した吸入空気量検出装置に用いられる検出
素子１００であり、基材１１０にスリット１１０ａが形
成され、その両側に吸気温度検出抵抗体１２０及び流速
検出抵抗体１３０が付着され、これらに電気的に接続さ
れるリード部材１４０及び１５０が基材１１０の基端に
向って付着されている。尚、図中白抜矢印は測定対象の
吸入空気の流れ方向を示す。これによれば、流速検出抵
抗体１３０は平面視コ字状に形成されており、従来のＳ
字状が連続した抵抗体に比し吸入空気の流れ方向の寸法
、即ち流速検出抵抗体１３０の巾は小さく抑えろことが
でき、良好な温度分布が形成される。

然し乍ら、上記検出素子１００においても、基材１１０
の長手方向の温度分布は第５図の下方のグラフに示すよ
うに、流速検出抵抗体１３の先端部及びリード部材１４
０，１５０との接続部にて温度が漸減しており、何等か
の補償手段が必要となる。特に、吸入空気の流速が小で
吸入空気量が小であるときには緩かに減衰する温度分布
となる。この温度分布によって流速検出抵抗体１３０の
全放熱量が決まるため、結局温度分布の変化が検出誤差
を惹起することとなる。この検出誤差は従来装置に比し
微小ではあるが、これを更に低減することが望まれる。

尚、第５図中、水平方向の一点鎖線は吸気温度レベルを
示し、同図の上方を高温側としている。

そこで、本発明は吸入空気量検出装置における流速検出
抵抗体に関し、吸入空気の流れ方向に直交する方向に常
に均一な温度分布を形成し得るようにすることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は平板状の基材と、
該基材の板面に付着した薄膜抵抗体であって少くとも測
定対象の吸入空気の流速による温度変化に応じて抵抗値
が変化する流速検出抵抗体を備えた検出素子を、前記吸
入空気の流れ方向に対し前記基材の板面が平行になるよ
うに吸気筒に配置する吸入空気量検出装置において、前
記薄膜抵抗体の前記吸入空気の流れ方向に平行且つ前記
基材に垂直な切断面の断面積であって、前記薄膜抵抗体
の少くとも一方の端部の断面積が前記薄膜抵抗体の中央
部の断面積より小となるように形成したものである。

［作用］ 上記の構成になる吸入空気量検出装置においては、検出
素子の流速検出抵抗体は吸入空気の流れ方向に平行且つ
基材に垂直な切断面の断面積に関し、中央部に比し端部
側が小となるように形成された薄膜抵抗体で構成されて
いる。そして、流速検出抵抗体の巾方向が吸入空気の流
れに平行となるように、検出素子が吸気筒に配置され、
流速検出抵抗体を含み例えばブリッジ回路が構成される
。

而して、常時は流速検出抵抗体が吸気温度に比し所定温
度高い温度に加熱された状態でブリッジ回路の平衡条件
が成立するように設定し、吸入空気の導入に伴ない、流
速検出抵抗体の熱量が吸入空気に奪われ温度が低下する
と、その抵抗値が減少する。このためブリッジ回路が不
平衡となり、その出力電位差が検出され吸入空気量が測
定されると共に、この出力に応じて流速検出抵抗体がブ
リッジ回路の平衡条件を維持するように自己発熱制御さ
れる。この制御において、薄膜抵抗体の中央部から少く
とも一方の端部に至るまで均一な温度分布が得られる。

即ち吸気筒内に導入される吸入空気の流れ方向に直交す
る方向にも適切な温度分布が得られる。また、吸入空気
量の変化に伴ない温度分布に大きな変化が生ずるといっ
たこともない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の吸入空気量検出装置の一実施例に用い
られる検出素子１０の正面図で、第１図中白抜矢印は吸
入空気の流れ方向を示す。

検出素子１０は、第１図に示すように、矩形平板状の基
材１１の板面に薄膜状の吸気温度検出抵抗体１２及び流
速検出抵抗体１３が付着されている。基材１１は平板状
のジルコニア基板であり、基材１１の板面の長手方向に
はスリットｌｌａが形成されている。基材１１の先端部
の板面には蒸着、焼成等によりニッケルあるいは白金等
の抵抗体の薄膜が付着され上記吸気温度検出抵抗体１２
が形成されている。

吸気温度検出抵抗体１２は、連続した略Ｓ字状に屈曲し
一対の開放端部が並置するように形成された抵抗体が板
面に付着されて成る。そして、吸気温度検出抵抗体１２
の一対の開放端部に一対のリード部材１４が夫々電気的
に接続され、基材１１の長手方向に延出し基材１１の基
端に至っている。このリード部材１４は例えば金で形成
され、蒸着、焼成等により基材１１に付着される。

流速検出抵抗体１３は基材１１の先端部に設けられ、平
面視コ字状に屈曲した白金等の薄膜抵抗体で、この薄膜
抵抗体全体から均一に熱伝達が行なわれるように形成さ
れている。即ち、流速検出抵抗体１３を構成する薄膜抵
抗体は第１図の全面に亘り同一の厚さに形成され、二つ
の平行な直線部分は同−巾で形成されているが、基材１
１先端側の屈曲部の角部１３ａ、１３ｂ及び基材１１基
端側の開放端部１３ｃ、１３ｄが切除されている。この
ため、吸入空気の流れ方向に平行な切断面、即ち基材１
１の巾方向の切断面の断面積は、中央部の直線部分に比
し基材１１先端側の角部１３ａ、１３ｂが小となってい
る。また、開放端部１３ｃ、１３ｄも同様である。従っ
て、流速検比抵抗体１３の中央部に比し、これら角部１
３ａ、１３ｂ及び開放端部１３ｃ、１３ｄの抵抗が大と
なっている。そして、流速検出抵抗体１３の開放端部に
は一対のリード部材１５が夫々電気的に接続され、これ
らのリード部材１５は基材１１の長手方向に延出し基材
１１の基端部に至っている。リード部材１５も蒸着、焼
成等により金等が基材１１に付着されて成る。

尚、上記吸気温度検出抵抗体１２及び流速検出抵抗体１
３の表面には図示しないガラス保護膜が形成される。吸
気温度検出抵抗体１２及び流速検出抵抗体１３は何れも
温度に対する抵抗値変化即ち温度係数が大きく、且つ直
線性を示すものであるが、流速検出抵抗体１３の抵抗Ｒ
Ｓの値と吸気温度検出抵抗体１２の抵抗ＲＴの値がＲＳ
＜ＲＴとなるように設定されている。上記スリット１１
ａは、基材１１の先端から、流速検出抵抗体１３により
加熱された基材１１の温度が周囲の吸入空気の温度と略
等しくなる位置まで延在している。

尚、スリットｆｌａに替えて、複数の孔を穿設しあるい
は溝を形成することとしてもよい。これにより、吸気温
度検出抵抗体１２は流速検出抵抗体１３との熱伝導が遮
断される。

以上のように構成された検出素子１０は、第３図及び第
４図に示すように、ホルダ１に支承され、ホルダ１は内
燃機関の吸気筒２０に固着される。この場合において、
検出素子１０はその板面が吸気の流れに平行になるよう
に配置されており、従って吸気温度検出抵抗体１２及び
流速検出抵抗体１３は何れも吸気の流れに平行な平面上
に配設される。そして、検出素子１０はリード部材１４
及び１５に夫々電気的に接続された図示しないリード線
を介してケース１９内の検出回路に接続される。尚、検
出回路は吸気温度検出抵抗体１２と流速検出抵抗体１３
を含むブリッジ回路を備えたもので、本件出願人の出願
に係る実開昭６３−１９５２２９号公報に記載されてい
る回路と同様の構成であるので説明は省略する。

以上の構成になる本発明の一実施例の作用を説明すると
、第３図及び第４図において吸気１２０に吸入空気が導
入されないときには流速検出抵抗体１３は吸気温度検出
抵抗体１２で検出される吸気温度に比し所定温度差△Ｔ
高い温度となっており、この状態でブリッジ回路の平衡
条件が成立している。そして吸気筒２０に吸入空気が導
入されると、吸入空気によって熱量が奪われるため流速
検出抵抗体１３の所定温度差へＴを保てなくなる。従っ
て、所定温度差△Ｔを保つためには流速検出抵抗体１３
に更に電流が供給されねばならず、この必要供給電流は
吸入空気の流速と所定の関係にあり、流速が犬となると
必要供給電流も大となる。換言すれば所定温度差△Ｔを
保つための必要供給電流が大となると流速が大であり、
従って流量が大ということになる。而して、流速検出抵
抗体１３に供給される電流に対応した電圧信号としてと
り出される出力が吸入空気の流速、従って吸入空気量を
示すこととなる。

流速検出抵抗体１３は吸気温度より一定温度ΔＴ高い温
度に制御されているので、流速検出抵抗体１３から吸気
温度検出抵抗体１２及び基材１１の周辺に熱量が移動す
る可能性が生ずるが、スリットｌｌａの存在により流速
検出抵抗体１３から吸気温度検出抵抗体１２への熱量の
移動は極めて少なく、・吸気温度検出抵抗体１２は実際
の吸気温度に正確に対応する。

このとき、流速検出抵抗体１３において発生する熱量の
基材１１の長手方向の温度分布は中央部から角部１３ａ
、１３ｂ及び開放端部１３ｃ。

１３ｄに至るまで均一に吸気温度より一定温度△Ｔ高い
値に維持されている。従りて、流速検出抵抗体１３から
吸入空気への放熱量は流速の変化に対し遅滞なく追従し
、良好な応答性が得られる。

第２図は本発明の他の実施例に係る検出素子１０ａを示
すもので、第１図の実施例とは流速検出抵抗体２３の構
造を異にしている。即ち、未実施例では流速検出抵抗体
２３を平面視コ字状で、角部２３ａ及び開放端部２３ｂ
、２３ｃは第２図（ａ）に明らかなように両部の厚さが
中央部から外方に向って漸減するように形成されている
。従って、角部２３ａ及び開放端部２３ｂ、２３ｃにお
いては中央部に比し抵抗が大となっている。その余の構
成については第１図の実施例と同様であるので説明は省
略する。

而して、本実施例においても、流速検出抵抗体２３の長
平方向の温度分布が中央部から角部２３ａ及び開放端部
２３ｂ、２３ｃに至るまで均一に吸気温度より一定温度
ΔＴ高い値に維持されており、良好な応答性が得られる
。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成したので以下の効果を奏する
。

即ち、本発明の吸入空気量検出装置においては、検出素
子に付着される流速検出抵抗体は中央部に比し少くとも
一方の端部の断面積が小となるように形成された薄膜抵
抗体であるので、吸入空気の流れ方向に直交する方向の
温度分布が常に適切なものとなり、安定した検出精度を
確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における検出素子の正面図、
第２図（ａ）（よ本発明の他の実施例における検出素子
の底面図、第２図（ｂ）は同、正面図、第３図は本発明
の一実施例に係る吸入空気量検出装置の平面図、第４図
は同、縦断面図、第５図は本件出願人の出願に係る検出
素子の正面図である。 １・・・ホルダ、　　　１０，１０ａ・・・検出素子。 １１・・・基材、　　１２・・・吸気温度検出抵抗体。 １３・・・流速検出抵抗体。 １３ａ、１３ｂ・φ・角部。 １３ｃ、１３ｄ・・・開放端部。 １４．１５・・・リード部材。 １９・・・ケース、　　　　２０・・・吸気筒。 ２３・・・流速検出抵抗体、　　　２３ａ・・・角部。 ２３ｂ、２３ｃ・＝開放端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状の基材と、該基材の板面に付着した薄膜抵
   抗体であって少くとも測定対象の吸入空気の流速による
   温度変化に応じて抵抗値が変化する流速検出抵抗体を備
   えた検出素子を、前記吸入空気の流れ方向に対し前記基
   材の板面が平行になるように吸気筒に配置する吸入空気
   量検出装置において、前記薄膜抵抗体の前記吸入空気の
   流れ方向に平行且つ前記基材に垂直な切断面の断面積で
   あって、前記薄膜抵抗体の少くとも一方の端部の断面積
   が前記薄膜抵抗体の中央部の断面積より小となるように
   形成したことを特徴とする吸入空気量検出装置。