JPH0330090B2 - - Google Patents

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JPH0330090B2
JPH0330090B2 JP58113977A JP11397783A JPH0330090B2 JP H0330090 B2 JPH0330090 B2 JP H0330090B2 JP 58113977 A JP58113977 A JP 58113977A JP 11397783 A JP11397783 A JP 11397783A JP H0330090 B2 JPH0330090 B2 JP H0330090B2
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    • G01F1/698Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばエンジンの吸入空気流量を
測定するものとして有利な熱式流量装置に関す
る。
〔従来の技術と問題点〕
従来、トーマスメータあるいは熱線式流量計の
ように白金抵抗線を用いた流量計が公知である
が、流体にさらされ流量測定体が線(ワイヤー)
であるために振動、衝撃等により断線しやすいと
いう問題がある。
また、セラミツク基板のような絶縁体上に抵抗
体膜を蒸着あるいは印刷する構造の流量計も提案
されている。これは流量測定体が膜体であるため
振動等に対しては強いが、通常の方法で固定保持
すれば、保持部より熱が逃げてセンサ部の熱容量
が大きくなり、応答性が低下する。これは、セン
サ部を半導体チツプで構成しても同様である。
この発明は、上記の欠点を解消するためになさ
れたもので、振動等に対する耐久性が十分でかつ
応答性のすぐれた流量検出装置を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明においては、
流路内に設置され、耐熱性かつ電気絶縁性の物質
より成る、板厚の薄い支持部を持つ第1の基板
と、 該基板の前記支持部に接触して設けられ、前記
第1の基板より熱伝導性のよい第2の基板と、 該第2の基板に接して設けられたヒータと、 前記第2の基板に接して設けられた流量測定体
と を備える構成としている。
更には、前記支持部の一部が幅の狭い狭部を含
むようにしてもよい。
また、前記支持部が補強用リブを備えるように
してもよい。
〔実施例〕
以下、この発明を図に示す実施例について説明
する。
第1図は、この発明になる熱式流量検出装置を
備えた燃料噴射火花式エンジンの一例を示す。エ
ンジン1は、燃料用空気をエアクリーナ2および
吸入導管3を経て吸気弁の開弁時に燃焼室へ吸入
する。燃料は吸入導管3に設置された電磁式燃料
噴射弁6から噴射供給される。吸入空気流量は吸
入導管3に設けられたスロツトル弁7を開閉操作
することにより制御され、燃料噴射量は電子制御
ユニツト8によつて噴射弁6の開弁時間を変える
ことにより、基本的には吸入空気流量に見合つた
量、必要に応じてこれに補正を加えた量に制御さ
れる。
上記エアクリーナ2の直下流には整流格子9が
設けられる。この格子9は、吸入空気の流れを整
流し、流量検出装置による流量測定の測定精度を
向上させる役目をなす。
このようなエンジン1の吸気系において、熱式
流量検出装置10はスロツトル弁と整流格子9と
の間で吸入導管3に設置されている。この装置1
0はエンジン1の吸入空気流量を測定し、それに
応じた電気信号を制御ユニツト8に入力するもの
で、センサ部11と回路部12よりなり、センサ
部11は吸入導管3内に配置されている。
次に、この検出装置10を吸入導管2に取り付
けた状態を示す第2図により説明する。センサ部
11と回路部12よりなる熱式流量検出装置10
はネジにより吸入導管3に固定される。
センサ部11はセラミツク又は合成樹脂製のケ
ーシング支持板21及びケーシング22を有して
いる。ケーシング22には流路23が形成されて
おり、ケーシング22は流路23が吸気管3内で
流速の最も大きい中央部に平行に位置するよう支
持板21に支持される。
センサ部11は2列のピン24を有するデユア
ルインラインパツケージ形式のもので、ICテス
ト等により評価選別された後、基板21の孔に挿
入され、接着固定される。支持板21は、絶縁体
の板の上に配線が印刷されていて、センサ部11
の信号を回路部12に伝達する。25は回路部1
2のハウジングの一部をなし、吸入導管3に取り
付けるための板で、支持板21をしつかりと固定
するために一部分が吸入導管3側へ突出してい
る。
回路部12は半導体チツプの出力信号を処理し
て、流量を表す信号をコネクタ26より出力す
る。
センサ部11の構造を示す第3図において、3
1はシリコン基板上に温度検出素子が作られてい
る、上流側に設置された第1の半導体チツプ、3
2はシリコン基板上にヒータ素子、温度検出素子
が作られている、下流側に第1のチツプ31と近
接して設置された第2の半導体チツプである。
33は第1の基板としてのセラミツク基板であ
り、リードピン24とチツプ31,32を電気的
に接続するよう導体ペーストが印刷焼成されてい
て、チツプ31,32をフリツプチツプハンブ法
により固定した後、ケーシング22Bに固定され
ているピン24にハンダ付けされている。
ケーシング22は、第1ケーシング22A、第
2ケーシング22B及びステンレス製のカバー2
3Cからなり、セラミツク基板33はケーシング
22Aと22Bの間でサンドイツチ状に固定され
ている。
ケーシング22Bは、例えばPPS等の樹脂でピ
ン24と一体成形されたもの、又はセラミツクで
成形しピン24を通し固定したもの、又はハーメ
チツク形式となつているものである。ケーシング
22Aはケーシング22aと同様な材質のもの
で、接着剤により基板33に固定される。
ケーシング22の流入口は、流路23内へ流れ
が乱れることなく流入するようベルマウス形状と
なつている。
第4図及び第5図は半導体チツプ31,32と
セラミツク基板33のみを示した図で、コ字形状
の基板33の切欠き部分に4個の枝状に突出した
支持部34,35,36,37が形成され、その
部分の板厚がコ字形状の外周部38より薄くなつ
ている。このような構造によりすることにより、
全面同じ薄さにした場合と比べ、強度的に強いた
め取扱いが容易で、かつ熱的には第2の半導体チ
ツプ32のヒータの熱のセラミツク基板33に奪
われる量と、セラミツク基板33から気体へ熱伝
達される量を小さくし、熱容量を小さくしてい
る。
なお、基板33において、外周部38の部分
は、シートの作成が容易で組み付け時に要求され
る強度として十分な0.6〜0.8mm程度の厚さが好ま
しい。また、支持部34〜37の厚さは、振動に
よつて折れることなく、フリツプチツプバンプの
部分に、突き出した部分の変位による力のかから
ないような厚さとして0.1〜0.2mmが好ましい。
次に、半導体チツプ31,32の構成について
説明する。流量測定体41,46としては、ダイ
オードまたはトランジスタを形成し、その順方向
電圧が温度に対し2.0〜2.5mV/℃のリニアな特
性を持つことを利用して温度検出するものと、拡
散法により形成した拡散抵抗の抵抗値が温度によ
り変化することを利用して温度検出するものと2
通りの方法が考えられるが、この実施例ではダイ
オードにより流量測定をなす温度検出素子を形成
している。
半導体チツプ31はダイオードのみで良いが、
本実施例では第6図に示すように同一パターンの
半導体チツプを上流側、下流側の両方に使用して
一種類のパターンのみですむようにしている。図
中の斜線部分はアルミ電極の部分で、41は第1
温度検出素子、46は第2温度検出素子、47は
拡散抵抗からなるヒータである。温度検出素子4
1,46はそれぞれ第1の基板よりも熱伝導性の
よい、第2の基板としてのシリコン基板40,4
5にP型不純物、N型不純物を拡散した後、アル
ミ電極を蒸着して形成したダイオードを5個直列
に接続したもので、10〜12.5mV/℃と温度に対
する感度を上げている。
43,48は、フリツプチツプバンプの部分で
ハンダにより盛り上がつており、セラミツク基板
33と4点で接触固定するものである。なお、こ
のフリツプチツプ法によるチツプ固定法は4点の
点接触となるため、通常半導体で使用される合金
法に比べ、チツプの熱容量を小さくすることがで
きる。
次に、第7図により回路部12の詳細回路につ
いて説明する。回路部12はセンサ部11の検出
信号を処理し、流量を表す出力信号を出力するも
ので、バツフア回路12A、電源回路12B、差
動増幅回路12C、出力回路12D、及びオフセ
ツト回路12Eからなる。
バツフア回路12A、温度検出素子41,46
の温度計数のバラツキを調整するための可変抵抗
器51,52及び素子41,46の電位を検出す
るためのボルテージフオロワの演算増幅器(以下
OPアンプという)53,54からなる。
電源折回路12Bは、バツテリ電圧VBから安
定化電圧を発生するもので、レギユレータ56、
及びコンデンサ57,58からなる。
差動増幅回路12Cは、抵抗61〜64、コン
デンサ65,66、OPアンプ67及びパワート
ランジスタ68,69からなり、空気の温度に依
存するダイオード41,46の電位を差動増幅
し、それに応じてトランジスタ68,69を駆動
してヒータ47へ印加する電圧(電流)を制御す
る。なお、コンデンサ65はフイードバツク系に
所定の時定数を持たせるために設けてある。
出力回路12Dは、電流検出抵抗70、抵抗7
1、出力レベル調節用可変抵抗72、ボルテージ
フオロワのOPアンプ73からなり、ヒータ42
を流れる電流に応じた電圧をOUT端子から出力
する。
オフセツト回路12Eは抵抗75,76、可変
抵抗器77、OPアンプ78、及びトランジスタ
79からなり、抵抗75,77により設定される
オフセツト電圧を抵抗61と抵抗62の接続点に
与える。即ち、オフセツト電圧分だけOPアンプ
67の反転入力端子に入力される電圧を低下させ
る。
上記構成において、下流側の第2半導体チツプ
32のヒータ47で電力を消費させると、その熱
はケーシング22の流路23内を流れる気体へ伝
達され、同時に第2半導体チツプ32のシリコン
器板40,45、セラミツク基板33へ伝達され
る。
ここで、熱伝導の良いシリコン基板40,45
は短時間で安定するが、熱伝導の悪いセラミツク
基板33へ熱伝達された熱は、定常状態になるの
に時間がかかり、応答性を悪化させるが、本実施
例ではチツプを固定するために枝状にのびた部分
の板厚を薄くしてあるため、応答性に影響を与え
る部分の体積が小さく、短時間で定常状態にな
る。
しかして、ダオード41,46のA点とB点の
電位差がオフセツト電圧に等しくなるように回路
部12によりヒータ42の発熱量が制御され、ダ
イオード41と46の温度差が所定値に制御され
る。このように制御されると、ヒータ47で消費
される電力は、流量と所定の関数関係になり、流
量に対してある曲線に従つて増加する。一方、ヒ
ータ47の消費電力はC点の電圧として出力され
るので、OUT端子からは流量に応じた信号が出
力される。
次に、本発明の第2実施例を第8図により説明
する。第2実施例では枝状に突き出ている板厚が
薄い部分の34〜37の中間部分に狭部34a〜
37aがあり、さらに効率良く断熱されていて、
応答性が向上する。
第9図は、第3実施例を説明する図で、セラミ
ツク基板23の突出している部分34〜37の部
分にリブ34b〜37bが設けてある。このよう
な構造にすることにより、さらに板厚が薄くする
ことが可能で、かつ振動に強いものになり、セラ
ミツク基板へ逃げる熱量を減らすことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、ヒータ
の熱は耐熱性かつ電気絶縁性の物質より成る第1
の基板へ伝達される前に、第一の基板より熱伝導
性のよい第2の基板に伝達されるため、第1の基
板へ伝達される熱量は減少し、流路内を流れる気
体へ伝達される熱量は増加して応答性が向上する
という優れた効果を奏する。
また、耐熱性かつ電気絶縁性の物質より成る第
1の基板は、板厚の薄い支持部を持つため、第2
の基板から伝達される熱が定常状態になる時間が
短くなり、応答性が向上するとともに、振動等に
対する耐久性が十分であるという効果をも奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明になる装置を備えたエンジン
の構成図、第2図は第1図に図示した装置の要部
の断面斜視図、第3図は第2図に図示したセンサ
部の部分断面斜視図、第4図及び第5図はそれぞ
れセラミツク基板を示す平面図及び断面図、第6
図は半導体チツプを示す平面図、第7図はこの発
明で用いられる回路部を示す電気回路図、第8図
はこの発明の第2実施例を示す斜視図、第9図は
この発明の第3実施例を示す正面図である。 23……流路、33……第1の基板、34,3
5,36,37……支持部、40,45……第2
の基板、41,46……流量測定体、47……ヒ
ータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流路内に配置され、耐熱性かつ電気絶縁性の
    物質より成る、板厚の薄い支持部を持つ第1の基
    板と、 該基板の前記支持部に接触して設けられ、前記
    第1の基板より熱伝導性のよい第2の基板と、 該第2の基板に接して設けられたヒータと、 前記第2の基板に接して設けられた流量測定体
    と を備えることを特徴とする熱式流量検出装置。 2 前記支持部の一部が幅の狭い狭部を含む特許
    請求の範囲第1項記載の熱式流量検出装置。 3 前記支持部が補強用リブを備える特許請求の
    範囲第1項に記載の熱式流量検出装置。
JP58113977A 1983-02-11 1983-06-23 熱式流量検出装置 Granted JPS604814A (ja)

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US06/843,922 US4677850A (en) 1983-02-11 1986-03-21 Semiconductor-type flow rate detecting apparatus

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JP58113977A JPS604814A (ja) 1983-06-23 1983-06-23 熱式流量検出装置

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Families Citing this family (3)

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JPS61189416A (ja) * 1985-02-19 1986-08-23 Nippon Soken Inc 直熱式流量センサ
JPH1068645A (ja) * 1996-08-27 1998-03-10 Yazaki Corp センサ取付板、センサユニット及び流速センサモジュール
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JPS5618381A (en) * 1979-07-25 1981-02-21 Ricoh Kk Electric heater

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