JPH02262013A - 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ぎにおいても、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、何れの公報に記載の検出装置にお
いても薄膜抵抗体の温度分布に関し抵抗体外部との境界
部における吸気温度への急峻な低下を助長する手段は見
当らない。従って、薄膜抵抗体の温度から吸気温度への
低下は基材、リード線等によって影響されるところとな
る。

第６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
向フて付着されている。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の巾は小さく抑えることが
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
の温度分布は第６図（ａ）、（ｂ）中のグラフに示すよ
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０、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６図（ａ）及び（１＋）中、水平及び垂直方向
の一点鎖線は夫々吸気温度レベルを示し、同図の上方及
び左方を夫々高温側としている。

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、基材、リード線等との境界部がこれらに
よって影響されることなく常に路間−の条件で吸気温度
に至る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状の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
、前記基材の板面に平行に、且つ前記流速検出抵抗体の
表裏面の少くとも何れか一方側に熱伝導材料層を形成し
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には表裏面の少くとも何れか一方
側に熱伝導材料層が形成されている。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、流速検出抵抗体はこれに隣接
する熱伝導材料層によって吸気温度への熱伝達が助長さ
れ、基材、リード線等との境界部に置けるこれらの熱伝
導による影響が抑えられ、従って吸入空気との境界部で
直ちに吸気温度に至り均一な温度分布となる。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
抗体の表面に熱伝導材料層１６が付着されている。この
熱伝導材料層１６は熱伝導率の高い例えばシリコン等に
よって構成され、スパッタリングもしくは蒸着、及びエ
ツチング等による流速検出抵抗体１３形成工程の一貫と
して形成される。これにより、流速検出抵抗体１３の中
央部から周縁部に至る迄吸入空気への熱伝達が良好とさ
れている。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１
１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、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Ｒ３の値と吸気温度検用抵抗体１２の抵抗Ｒｔの値
がＲ，＜ＲＴとなるように設定されている。上記スリッ
トＩｌａ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
ｌｌａ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１ｏは、第４図及び第
５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４図及び第５図において吸気筒２０に吸入空気が導
入されないときには第１図の流速検出抵抗体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ΔＴ高い温度となフており、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、流速が大
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△Ｔ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。

また、流速検出抵抗体１３には熱伝導材料層１６が付着
形成されているので、流速検出抵抗体１３から発生する
熱量の基材１１上の温度分布は第１図（ａ）及び（ｂ）
に示したように巾方向及び長手方向の何れも、中央部か
ら周縁部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。従って、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図の実施例とは熱伝導材料ｒｆＡ２６の
構造を異にしている。即ち、本実施例では熱伝導材料層
２６がリード部材１５上まで延出しており、検出素子１
０ａの表面全体の保護膜としても機能する。この場合に
おいて流速検出抵抗体１３上の熱伝導材料層２６はリー
ド部材１５上のそれより信置上厚くされており、熱伝導
量が大であるので、流速検出抵抗体１３の吸入空気への
放熱特性は第１図の実施例と同様の特性が確保される。

即ち、流速検出抵抗体１３とリード部材１５の接続部に
おいて、吸気温度の急峻な低下を確保することができる
。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、第２図（ａ）及び（ｂ）
に示したように巾方向、長手方向の何れも均一な温度分
布が確保される。

第３図は本発明の更に他の実施例に係る検出素子１０ｂ
を示すもので、第１図の実施例に比し、熱伝導材料層３
６が流速検出抵抗体１３の裏面、即ち基材１１と流速検
出抵抗体１３との間に介装されており、また流速検出抵
抗体１３と熱伝導材料層３６との間に絶縁材料層３７が
設けられている。熱伝導材料層３６としては例えば銅が
用いられ、熱伝導性が良好であるが導体であるので、絶
縁材料層３７を介して流速検出抵抗体１３に接合される
。絶縁材料層３７としては、例えばシリコンは熱伝導性
も良好であるので好適である。これら熱伝導材料層３６
．絶縁材料層３７はスパッタリングもしくは蒸着、及び
エツチング等による流速検出抵抗体１３の形成工程時に
形成される。その余の構成は第１図の実施例と同様であ
るので説明は省略する。而して、本実施例によっても第
３図（ａ）及び（ｂ）に示したような好ましい温度分布
が得られる。

尚、第３図の実施例に第１図又は第２図の実施例を組み
合わせることとしてもよく、あるいは第３図の流速検出
抵抗体１３の表裏面に夫々熱伝導材料層３６及び絶縁材
料層３７を設けることとしてもよい。

［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
子の流速検出抵抗体に熱伝導材料層が設けられているの
で、吸入空気の流れ方向のみならずこれに直交する方向
の温度分布も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（ａ）は本発明の一実施例における検出素子の正
面図、第１図（ｂ）は同、底面図、第２図（ａ）は本発
明の他の実施例における検出素子の正面図、第２図（ｂ
）は同、底面図、第３図（ａ）は更に他の実施例におけ
る検出素子の正面図、第３図（ｂ）は、同、底面図、第
４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５図は同、縦断面図、第６図（ａ）は本件出願
人の出願に係る検出素子の正面図、第６図（ｂ）は同、
底面図である。 １・・・ホルダ、　　１０・・・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。 １６．２６．３６・・・熱伝導材料層。 １４．１５・・・リード部材。 １９・・・ケース、　　　２０・・・吸気筒。 ３７・・・絶縁材料層 図

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状
   の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、前記基材の板面に平行に、且
   つ前記流速検出抵抗体の表裏面の少くとも何れか一方側
   に熱伝導材料層を形成したことを特徴とする吸入空気量
   検出装置。