JPH0476413B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は膜式抵抗を有する直熱型流量センサに
関し、たとえば内燃機関の吸入空気量を検出する
ための空気流量センサに用いられる。

〔従来の技術〕

流量センサは空気流量センサ以外、燃料流量セ
ンサ等の液体流量センサとして用いることもでき
るが、以下の説明は、空気流量センサとする。

一般に、電子制御式内燃機関においては、基本
燃料噴射量、基本点火時期等の制御のために機関
の吸入空気量は重要な運転状態パラメータの１つ
である。従来、このような吸入空気量を検出する
ための空気流量センサはベーン式のものが主流で
あつたが、最近、小型、応答性が良い等の利点を
有する温度依存抵抗を用いた熱式のものが実用化
されている。

さらに、温度依存抵抗を有する空気流量センサ
としては、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、
傍熱型の空気流量センサは、機関の吸気通路に設
けられた発熱抵抗、およびその上流、下流側に設
けられた２つの温度依存抵抗を備えている。この
場合、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による加
熱前の空気流の温度を検出するものであり、つま
り、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によつて加熱された空気流の
温度を検出する。これにより、下流側の温度依存
抵抗と上流側の温度依存抵抗との温度差が一定に
なるように発熱抵抗の電流値をフイードバツク制
御し、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量
（質量）を検出するものである。なお、上流側の
外気温度補償用温度依存抵抗を削除し、下流側の
温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる、（参照：特公昭54−9662号公報）。他方、
傍熱型に比べて応答速度が早い直熱型の空気流量
センサは、機関の吸気通路に設けられた温度検出
兼用の発熱抵抗、およびその上流側に設けられら
温度依存抵抗を備えている。この場合、傍熱型と
同様に、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による
加熱前の空気流の温度を検出するものであり、つ
まり、外気温度補償用である。これにより、発熱
抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温度差が一
定になるように発熱抵抗の電流値をフイードバツ
ク制御し、発熱抵抗に印加される電圧により空気
流量（質量）を検出するものである。なお、この
場合にも、外気温度補償用温度依存抵抗を削除
し、発熱抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、今まで提案されている直熱型空
気流量センサにおいては、発熱部としての膜式抵
抗と温度補償抵抗とは全く異なる場所に設けられ
ている。たとえば膜式抵抗は計測管（ダクト）内
に設けられているのに対し、温度補償抵抗はダク
ト外に設けられている（参照；特願昭59−90120
号、91040、91041号、91042号、91804号、91805
号）。従つて、支持体を含む膜式抵抗の熱容量と
支持体を含む温度補償抵抗の熱容量との相違か
ら、膜式抵抗系の過渡温度特性と温度補償抵抗系
の過渡温度特性とが異なる。この結果、過渡時の
膜式抵抗と温度補償抵抗との温度差がばらつき、
従つて、測定流量誤差が生じるという問題があ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、測定流量誤差が小さい直熱式
（空気）流量センサを提供することにあり、その
手段は、膜式抵抗および温度補償抵抗を、同一基
板材料、同一熱容量、および同一寸法により構成
し、共に流体（気体）通路内の支持手段に同一の
支持法により設けたことにある。

〔作用〕

上述の手段によれば、膜式抵抗系の過渡温度特
性と温度補償抵抗系の過渡温度特性とを同一にな
り、この結果、過渡時の膜式抵抗と温度補償抵抗
との温度差のばらつきが小さくなり、測定流量誤
差も小さくなる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第４図は本発明に係る膜式抵抗を有する直熱型
空気流量センサが適用された内燃機関を示す全体
概要図である。第４図において、内燃機関１の吸
気通路２にはエアクリーナ３および整流格子４を
介して空気が吸入される。この吸気通路２内にス
テイ５に支持されたダクト６が設けられ、その内
部に空気流量をほ計測するための発熱部としての
膜式抵抗７および温度補償抵抗８が設けられてい
る。膜式抵抗７は温度補償抵抗８と共に、ハイブ
リツド基板に形成されたセンサ回路９に接続され
ている。

膜式抵抗７および温度依存抵抗８は、同一構造
であり、たとえば第５Ａ図、第５Ｂ図に示す構成
をなしている。第５Ａ図、第５Ｂ図において、７
１はシリコン基板であつて、その表面に絶縁膜７
２たとえばSiO₂もしくはTiO₂膜を成膜し、また、
その上に抵抗としてのAu、Pt等の金属膜７２を
パターニングし、さらに、その上に保護膜７４た
とえばSiO₂を成膜している。

センサ回路９は外気温度に対して膜式抵抗７の
温度が一定になるように該抵抗７の発熱量をフイ
ードバツク制御し、すなわち、膜式抵抗７と温度
補償抵抗８との温度差が一定になるように膜式抵
抗７の発熱量をフイードバツク制御し、そのセン
サ出力V_Qを制御回路１０に供給する。制御回路
１０はたとえばマイクロコンピユータによつて構
成され、燃料噴射弁１１の制御等を行うものであ
る。

センサ回路９は、第６図に示すごとく、膜式抵
抗７、温度補償抵抗８とブリツジ回路を構成する
抵抗９１，９２、比較器９３、比較器９３の出力
によつて制御されるトランジスタ９４、電圧バツ
フア９５により構成される。つまり、空気流量が
増加して膜式抵抗７（この場合、サーミスタ）の
温度が低下し、この結果、膜式抵抗７の抵抗値が
降下してV₁＜V_Rとなると、比較器９３の出力に
よつてトランジスタ９４の導電率が増加する。従
つて、膜式抵抗７の発熱量が増加し、同時に、ト
ランジスタ９４のコレクタ電位すなわち電圧バツ
フア９５の出力電圧V_Qは上昇する。逆に、空気
流量が減少して膜式抵抗７の温度が上昇すると、
膜式抵抗７の抵抗値が増加してV₁＞V_Rとなり、
比較器９３の出力によつてトランジスタ９４の導
電率が減少する。従つて、膜式抵抗７の発熱量が
減少し、同時に、電圧バツフア９５の出力電圧
V_Qは低下する。このようにして、膜式抵抗７の
温度は外気温度に対して一定になるようにフイー
ドバツク制御され、出力電圧V_Qは空気流量を示
すことになる。

なお、膜式抵抗７の系と温度補償抵抗８の系と
の過渡温度特性が異なると、ブリツジ回路のバラ
ンスがくずれ、測定流量誤差を生じる。

第１Ａ図は本発明の第１の実施例としての直熱
式空気流量センサを示す断面図、第１Ｂ図は第１
Ａ図のダクト内の側面図である。第１Ａ図、第１
Ｂ図において、膜式抵抗７はガラス、石英、ポリ
イミドフイルム等の断熱材２１を介して放熱特性
に優れる支持体（例えばアルミ板、銅板等）２２
に接着されている。また、支持体２２は断熱材２
３たとえばゴム板、テフロン、ポリイミドフイル
ム等を介してダクト６に接着される。膜式抵抗７
はその両端からAu、Pt等ワイヤボンデイング２
６を介してポリイミドフイム等の絶縁材２４の表
面に銅等の導体を印刷したリード線２５に接続さ
れる。ここで、リード線２５は支持体２２表面に
耐熱アラルダイド等によつて接着されている。

同様に、温度補償抵抗８は断熱材２１′を介し
て放熱特性に優れる支持体２２′に接着されてい
る。また、支持体２２′は断熱材２３′を介してダ
クト６に接着される。温度補償抵抗８はその両端
からワイヤボンデイング２６′を介して絶縁材２
４′の表面に導体を印刷したリード線２５′に接続
される。リード線２５′は支持体２２′表面に耐熱
アラルダイド等によつて接着されている。

このように、第１Ａ図、第１Ｂ図に示す第１の
実施例においては、膜式抵抗７と温度補償抵抗８
とが空気流に対して全く同様な構成となつてい
る。つまり、膜式抵抗７の系と温度補償抵抗８の
系とは同一熱容量を有し、従つて、膜式抵抗７の
過渡温度特性と温度補償抵抗８の過渡温度特性と
が同一となる。この結果、過渡時の膜式抵抗７と
温度補償抵抗８との温度差のばらつきが小さくな
り、延いては、測定流量誤差も小さくなる。

なお、第１Ａ図、第１Ｂ図においては、膜式抵
抗７と温度補償抵抗８とは別個の基板に且つ反対
側に設けられているので、膜式抵抗７の発熱量は
温度補償抵抗８にほとんど影響しない。

第２図は本発明の第２の実施例としての直熱式
空気流量センサのダクト内の側面図である。第２
図においては、膜式抵抗７と温度補償抵抗８とを
近接させ、且つ温度補償抵抗８を膜式抵抗７より
上流側に設けてある。つまり、膜式抵抗７および
温度補償抵抗８を同一基板２２ａ上に接着させて
あり、これにより、膜式抵抗７の系と温度補償抵
抗８の系とは共通の熱容量を有し、従つて、この
場合にも、膜式抵抗７の過渡温度特性と、温度補
償抵抗８の過渡温度特性とが同一となる。この結
果、過渡時の膜式抵抗７と温度補償抵抗８との温
度差のばらつきが小さくなり、延いては、測定流
量誤差も小さくなる。

なお、第２図においては、温度補償抵抗８を膜
式抵抗７の上流側に設けてあるので、膜式抵抗７
の発熱量は温度補償抵抗８にほとんど影響しな
い。

第３図は本発明の第３の実施例としての直熱式
空気流量センサのダクト内の断面図である。第３
図においては、唯一の基板２２ｂを設けてあり、
その表裏に膜式抵抗７および温度補償抵抗８を接
着させてあり、これにより、膜式抵抗７の系と温
度補償抵抗８の系とは共通の熱容量を有し、従つ
て、この場合にも、膜式抵抗７の過渡温度特性と
温度補償抵抗８の過渡温度特性とが同一となる。
この結果、過渡時の膜式抵抗７と温度補償抵抗８
との温度差のばらつきが小さくなり、延いては、
測定流量誤差も小さくなる。

なお、第３図においては、膜式抵抗７と温度補
償抵抗８とは互いに反対側に設けられているの
で、膜式抵抗７の発熱量は温度補償抵抗８にほと
んど影響しない。

なお、前述したごとく、本発明に係る流量セン
サは空気流量センサ以外にも適用し得る。

〔発明の効果〕

第７図、第８図は本発明の効果を説明するため
の図である。従来のごとく、膜式抵抗７と温度補
償抵抗８とが全く異なる場所に設けられている
と、第７図Ａに示すごとく雰囲気温度T_aが変化
した場合、膜式抵抗７の温度T₁と温度補償抵抗
８の温度T₂の変化は異なる。なお、第７図Ａで
は、膜式抵抗７を通電させない場合を示す。つま
り、雰囲気温度T_aの立上り時には、膜式抵抗７
の温度T₁が温度補償抵抗８の温度T₂より早く立
上り、この結果、発熱量が少なくなり、従つて、
一定温度差にするために、第７図Ｂに示すごと
く、出力V_QはΔV₁だけ低下する。他方、雰囲気
温度T_aの立下り時には、膜式抵抗７の温度T₁が
温度補償抵抗８の温度T₂より早く立下り、この
結果、発熱量が多くなり、従つて、一定温度差に
するために、第７図Ｂに示すごとく、出力V_Qは
ΔV₂だけ増加する。これに対し、本発明によれ
ば、膜式抵抗７と温度補償抵抗８の温度変化が、
第８図Ａに示すごとく、共に等しく、従つて、第
８図Ｂに示すごとく、出力V_Qの誤差は生じない。

このように本発明によれば、過渡時の膜式抵抗
と温度補償抵抗との温度差のばらつきが小さくで
き、従つて、測定流量誤差を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る直熱型空気流量センサ
の第１の実施例を示す断面図、第１Ｂ図は第１Ａ
図のダクト内の側面図、第２図は本発明に係る直
熱型空気流量センサの第２の実施例を示すダクト
内の側面図、第３図は本発明に係る直熱型空気流
量センサの第３の実施例を示すダクト内の断面
図、第４図は本発明に係る直熱型空気流量センサ
が適用された内燃機関を示す全体概要図、第５Ａ
図は第４図の膜式抵抗（温度補償抵抗）の平面
図、第５Ｂ図は第５Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第６
図は第４図のセンサ回路の回路図、第７図、第８
図は本発明の効果を説明するための図である。 １……内燃機関、２……吸気通路、６……計測
管（ダクト）、７……模式抵抗、８……温度補償
抵抗、９……センサ回路、１０……制御回路、２
２，２２′，２２ａ，２２ｂ……基板（支持体）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体通路内に発熱手段として作用する膜式抵
   抗および前記流体通路内の流体の温度を検知する
   温度補償抵抗を支持手段を介して設け、前記膜式
   抵抗の温度と前記温度補償抵抗の検出温度との差
   が一定になるように前記膜式抵抗の発熱量をフイ
   ードバツク制御し、該膜式抵抗に印加される電圧
   により前記流体通路内の流量を検出する直熱式流
   量センサにおいて、前記膜式抵抗および温度補償
   抵抗が、同一基板材料、同一熱容量、および同一
   寸法を有し、且つ前記支持手段に同一支持法によ
   り設けられていることを特徴とする直熱式流量セ
   ンサ。 ２ 前記支持手段が、前記膜式抵抗用の支持体、
   および前記温度補償抵抗用の支持体を具備し、前
   記各支持体を前記流体通路の流体の流れに対して
   対称に配設し、前記膜式抵抗と前記温度補償抵抗
   とを互いに反対側に接着せしめた特許請求の範囲
   第１項に記載の直熱式流量センサ。 ３ 前記支持手段が唯一の支持体を具備し、前記
   膜式抵抗および前記温度補償抵抗を近接せしめて
   前記支持体に設けられると共に前記温度補償抵抗
   を前記膜式抵抗より上流側に配設した特許請求の
   範囲第１項に記載の直熱式流量センサ。 ４ 前記支持手段が唯一の支持体を具備し、該支
   持体の表裏にそれぞれ前記膜式抵抗および前記温
   度補償抵抗を設け、該支持体の表裏を前記流体通
   路の流体の流れに対称に配設した特許請求の範囲
   第１項に記載の直熱式流量センサ。