JPH0476415B2 - - Google Patents
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- JPH0476415B2 JPH0476415B2 JP60034414A JP3441485A JPH0476415B2 JP H0476415 B2 JPH0476415 B2 JP H0476415B2 JP 60034414 A JP60034414 A JP 60034414A JP 3441485 A JP3441485 A JP 3441485A JP H0476415 B2 JPH0476415 B2 JP H0476415B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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-
- G—PHYSICS
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- G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
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- G01P5/12—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring thermal variables using variation of resistance of a heated conductor
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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、
たとえば内燃機関の吸入空気量を検出するための
空気流量センサに関する。
たとえば内燃機関の吸入空気量を検出するための
空気流量センサに関する。
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(エアフロメーターとも言
う)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
抗を用いた熱式ものが実用化されている。
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(エアフロメーターとも言
う)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。傍熱型の
空気流量センサにおいては、発熱抵抗、その下流
に加熱された空気流の温度を検出するための温度
依存抵抗、および発熱抵抗の上流に加熱前の空気
流の温度を検知するための温度依存抵抗を設け、
2つの温度依存抵抗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を検出する
ものである。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においては、発熱抵抗
兼加熱された空気流の温度検知用抵抗としての膜
式抵抗を設け、この膜式抵抗と加熱前の空気流の
温度を検知するための温度依存抵抗との温度差が
一定値になるように膜式抵抗の電流値をフイード
バツク制御し、膜式抵抗に印加される電圧により
空気流量を検出するものである。
としては、傍熱型と、直熱型とがある。傍熱型の
空気流量センサにおいては、発熱抵抗、その下流
に加熱された空気流の温度を検出するための温度
依存抵抗、および発熱抵抗の上流に加熱前の空気
流の温度を検知するための温度依存抵抗を設け、
2つの温度依存抵抗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を検出する
ものである。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においては、発熱抵抗
兼加熱された空気流の温度検知用抵抗としての膜
式抵抗を設け、この膜式抵抗と加熱前の空気流の
温度を検知するための温度依存抵抗との温度差が
一定値になるように膜式抵抗の電流値をフイード
バツク制御し、膜式抵抗に印加される電圧により
空気流量を検出するものである。
通常、膜式抵抗の発熱温度と加熱前の吸入空気
温度との差を一定値にする空気流量センサの応答
性、ダイナミツクレンジは膜式抵抗を含む発熱部
の熱容量(ヒートマス)と断熱効果の程度で決定
される。すなわち、最も応答性がよく、且つダイ
ナミツクレンジを最も大きくするためには、膜式
抵抗を含む発熱部の質量をできる限り小さくし、
また、その部分を理想的には完全に空気流中に浮
かんだ状態にすることである。
温度との差を一定値にする空気流量センサの応答
性、ダイナミツクレンジは膜式抵抗を含む発熱部
の熱容量(ヒートマス)と断熱効果の程度で決定
される。すなわち、最も応答性がよく、且つダイ
ナミツクレンジを最も大きくするためには、膜式
抵抗を含む発熱部の質量をできる限り小さくし、
また、その部分を理想的には完全に空気流中に浮
かんだ状態にすることである。
上述の膜式抵抗の基板としては、樹脂フイルム
等のフレキシブルタイプのもの、および、シリコ
ン、ガラス、セラミツク等のソリツドタイプのも
のとがある。フレシブルタイプの基板は経時変化
が大きく、また、その対策も難かしい。また、ソ
リツドタイプの基板はフレキシブルタイプに比し
て強度的にある程度の厚さを必要とし、また、フ
レシキブルタイプに比して熱伝導率が良いために
断熱効果が少ない。このため、ソリツドタイプの
基板を用いた場合には、断熱効果を上げるため
に、その保持部材としては熱伝導率の悪いたとえ
ばセラミツクを用いている。
等のフレキシブルタイプのもの、および、シリコ
ン、ガラス、セラミツク等のソリツドタイプのも
のとがある。フレシブルタイプの基板は経時変化
が大きく、また、その対策も難かしい。また、ソ
リツドタイプの基板はフレキシブルタイプに比し
て強度的にある程度の厚さを必要とし、また、フ
レシキブルタイプに比して熱伝導率が良いために
断熱効果が少ない。このため、ソリツドタイプの
基板を用いた場合には、断熱効果を上げるため
に、その保持部材としては熱伝導率の悪いたとえ
ばセラミツクを用いている。
ソリツドタイプの基板のうち、ガラス、セラミ
ツクの熱伝導率は、通常、0.01cal/cm・sec・
deg以下であつてシリコンの熱伝導率に比して低
く、従つて、断熱効果はやゝ期待できるために流
量センサの基板として適用しようという要望があ
る。
ツクの熱伝導率は、通常、0.01cal/cm・sec・
deg以下であつてシリコンの熱伝導率に比して低
く、従つて、断熱効果はやゝ期待できるために流
量センサの基板として適用しようという要望があ
る。
しかしながら、ガラス、セラミツク等の熱伝導
率が悪い材料は熱損失((膜式抵抗の全発熱量)−
(膜式抵抗から流体への放熱量)が大きく、この
結果、流量センサの応答性が悪化するという問題
点がある。
率が悪い材料は熱損失((膜式抵抗の全発熱量)−
(膜式抵抗から流体への放熱量)が大きく、この
結果、流量センサの応答性が悪化するという問題
点がある。
本発明の目的は、ソリツドタイプの基板を用い
た応答性の良い流量センサを提供することにあ
り、その手段は、膜式抵抗が形成された基板を保
持部材に支持することによりダクト内に収容した
直熱型流量センサにおいて、前記基板を熱伝導の
悪い材料で構成し、前記保持部材を熱伝導の良い
材料で構成し、前記保持部材と前記ダクトとの間
に熱絞りを設けたことを特徴とする直熱型流量セ
ンサにある。
た応答性の良い流量センサを提供することにあ
り、その手段は、膜式抵抗が形成された基板を保
持部材に支持することによりダクト内に収容した
直熱型流量センサにおいて、前記基板を熱伝導の
悪い材料で構成し、前記保持部材を熱伝導の良い
材料で構成し、前記保持部材と前記ダクトとの間
に熱絞りを設けたことを特徴とする直熱型流量セ
ンサにある。
上述の手段によれば、膜式抵抗の基板自身から
流体へ放熱されない熱は熱伝導性の良い保持部材
から流体へ積極的に放熱される。このとき、保持
部材とダクトとの間は熱伝導性の悪い樹脂等によ
り熱絞りが施されているので、膜式抵抗および保
持部材を含むセンサ本体が流体中に浮かんだ状態
となる。この結果、熱伝導率の良い基板たとえば
シリコン基板を用い、熱伝導率の悪い保持部材を
用いた場合に比較してヒートマスは小さくなり、
流量センサの応答性は向上する。
流体へ放熱されない熱は熱伝導性の良い保持部材
から流体へ積極的に放熱される。このとき、保持
部材とダクトとの間は熱伝導性の悪い樹脂等によ
り熱絞りが施されているので、膜式抵抗および保
持部材を含むセンサ本体が流体中に浮かんだ状態
となる。この結果、熱伝導率の良い基板たとえば
シリコン基板を用い、熱伝導率の悪い保持部材を
用いた場合に比較してヒートマスは小さくなり、
流量センサの応答性は向上する。
以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第3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、第4図、第5図は第3図のセンサ部分の
拡大縦断面図および横断面図である。第3図〜第
5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内に計測管(ダクト)5
がステイ6を介して固定されており、その内部に
は空気流量を計測するための電熱ヒータとしての
膜式抵抗7が設けられている。さらに、ステイ6
の外側には外気温度補償を行う温度依存抵抗8が
設けられている。膜式抵抗7は、温度依存抵抗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。
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4図、第5図は第3図のセンサ部分の
拡大縦断面図および横断面図である。第3図〜第
5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内に計測管(ダクト)5
がステイ6を介して固定されており、その内部に
は空気流量を計測するための電熱ヒータとしての
膜式抵抗7が設けられている。さらに、ステイ6
の外側には外気温度補償を行う温度依存抵抗8が
設けられている。膜式抵抗7は、温度依存抵抗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。
センサ回路9は膜式抵抗7の温度と温度依存抵
抗8の温度との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VQ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。
抗8の温度との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VQ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、温度依存抵抗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の抵抗値が下
降してV1<VR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VQ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>VR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の発熱率が減
少し、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VQは下降
する。このようにして膜式抵抗7の温度は外気温
度によつて定まる値になるようにフイードバツク
制御され、出力電圧VQは空気流量を示すことに
なる。
抗7、温度依存抵抗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の抵抗値が下
降してV1<VR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VQ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>VR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の発熱率が減
少し、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VQは下降
する。このようにして膜式抵抗7の温度は外気温
度によつて定まる値になるようにフイードバツク
制御され、出力電圧VQは空気流量を示すことに
なる。
なお、第5図における12は耐バツクフアイヤ
用プロテクタである。
用プロテクタである。
第1図は本発明に係る膜式抵抗の保持部分を示
す平面図であり、第5図において矢印方向から
見た図である。第1図において、膜式抵抗7は後
述のごとく熱伝導率の比較的悪い材料たとえばガ
ラス、セラミツクを基板として具備している。膜
式抵抗7の両端は熱伝導性の良いアルミニウム、
銅等よりなる保持部材13によつて支持され、こ
れにより、膜式抵抗7から保持部材13に伝達さ
れた熱は保持部材13から流体へ速やかに放熱さ
れる。また、保持部材13の各側端には切欠き1
3aを形成してあり、つまり、熱絞りが施されて
おり、これにより、保持部材13の断熱効果を大
きくせしめている。さらに、保持部材13は熱伝
導性の悪い部材12たとえばポリイミド樹脂を介
してダクト5に固定されており、これにより、保
持部材13の断熱効果をより大きくせしめてい
る。なお、部材12は上述のごとく耐バツフアイ
ヤ用プロテクタをも構成している。
す平面図であり、第5図において矢印方向から
見た図である。第1図において、膜式抵抗7は後
述のごとく熱伝導率の比較的悪い材料たとえばガ
ラス、セラミツクを基板として具備している。膜
式抵抗7の両端は熱伝導性の良いアルミニウム、
銅等よりなる保持部材13によつて支持され、こ
れにより、膜式抵抗7から保持部材13に伝達さ
れた熱は保持部材13から流体へ速やかに放熱さ
れる。また、保持部材13の各側端には切欠き1
3aを形成してあり、つまり、熱絞りが施されて
おり、これにより、保持部材13の断熱効果を大
きくせしめている。さらに、保持部材13は熱伝
導性の悪い部材12たとえばポリイミド樹脂を介
してダクト5に固定されており、これにより、保
持部材13の断熱効果をより大きくせしめてい
る。なお、部材12は上述のごとく耐バツフアイ
ヤ用プロテクタをも構成している。
従つて、膜式抵抗7および保持部材13は流体
中に浮かんだ状態となり、膜式抵抗7が発生する
熱の大部分は膜式抵抗7もしくは保持部材13に
より流体中に放熱されることになる。
中に浮かんだ状態となり、膜式抵抗7が発生する
熱の大部分は膜式抵抗7もしくは保持部材13に
より流体中に放熱されることになる。
なお、熱絞りは保持部材13の側端の熱通路を
縮小すればよく、切欠き以外の手段にもなし得
る。
縮小すればよく、切欠き以外の手段にもなし得
る。
第2図は第1図の膜式抵抗7の拡大図である。
第2図に示すように、たとえば100μm厚のガラ
ス基板71上に蒸着およびエツチングにより白金
(Pt)、ニツケル(Ni)、ニクロム(Ni−Cr)等
からなる膜式抵抗パターン72を形成し、そのう
ち、点線枠内で示す部分72aが発熱部として作
用する。この場合、保持部材13としては金属を
用いているので、膜式抵抗7の信号取出部72b
は直接保持部材13に直接接続される。また、ガ
ラス基板71の両面に膜式抵抗パターン72を形
成することもできる。
第2図に示すように、たとえば100μm厚のガラ
ス基板71上に蒸着およびエツチングにより白金
(Pt)、ニツケル(Ni)、ニクロム(Ni−Cr)等
からなる膜式抵抗パターン72を形成し、そのう
ち、点線枠内で示す部分72aが発熱部として作
用する。この場合、保持部材13としては金属を
用いているので、膜式抵抗7の信号取出部72b
は直接保持部材13に直接接続される。また、ガ
ラス基板71の両面に膜式抵抗パターン72を形
成することもできる。
なお、基板71としては、アルミナ(Al2O3)、
ムライト(3Al2O3・2SiO2)等のセラミツクも用
いることができる。また、本発明は空気流量セン
サ以外の流量センサ、たとえば流体流量センサに
も適用し得る。
ムライト(3Al2O3・2SiO2)等のセラミツクも用
いることができる。また、本発明は空気流量セン
サ以外の流量センサ、たとえば流体流量センサに
も適用し得る。
以上説明したように本発明によれば、応答性の
良い流量センサを得ることができる。
良い流量センサを得ることができる。
第1図は本発明に係る膜式抵抗の保持部分を示
す平面図、第2図は第1図の膜式抵抗の拡大図、
第3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、第4図、第5図は第3図の膜式抵抗6の拡
大平面図および断面図、第6図は第3図のセンサ
回路の回路図である。 1……内燃機関、2……吸気通路、5……計測
管(ダクト)、7……膜式抵抗、8……温度依存
抵抗、9……センサ回路、10……制御回路、1
3……保持部材。
す平面図、第2図は第1図の膜式抵抗の拡大図、
第3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、第4図、第5図は第3図の膜式抵抗6の拡
大平面図および断面図、第6図は第3図のセンサ
回路の回路図である。 1……内燃機関、2……吸気通路、5……計測
管(ダクト)、7……膜式抵抗、8……温度依存
抵抗、9……センサ回路、10……制御回路、1
3……保持部材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 膜式抵抗が形成された基板を保持部材に支持
することによりダクト内に収容した直熱型流量セ
ンサにおいて、前記基板を熱伝導の悪い材料で構
成し、前記保持部材を熱伝導の良い材料で構成
し、前記保持部材と前記ダクトとの間に熱絞りを
設けたことを特徴とする直熱型流量センサ。 2 前記基板がガラスよりなる特許請求の範囲第
1項に記載の直熱型流量センサ。 3 前記基板がセラミツクよりなる特許請求の範
囲第1項に記載の直熱型流量センサ。 4 前記保持部材がアルミニウム、銅等の金属よ
りなる特許請求の範囲第1項に記載の直熱型流量
センサ。 5 前記熱絞りが前記保持部材と前記ダクトとの
間に設けられた熱伝導性の悪い樹脂により行われ
る特許請求の範囲第1項に記載の直熱型流量セン
サ。 6 前記熱絞りが前記保持部材の側端の熱通路を
縮小することにより行われる特許請求の範囲第1
項に記載の直熱型流量センサ。 7 前記基板の両面に前記膜式抵抗を形成した特
許請求の範囲第1項に記載の直熱型流量センサ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60034414A JPS61194317A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 直熱型流量センサ |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP60034414A JPS61194317A (ja) | 1985-02-25 | 1985-02-25 | 直熱型流量センサ |
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Family Applications (1)
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