JPH0663797B2 - 直熱型流量センサ - Google Patents

直熱型流量センサ

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JPH0663797B2
JPH0663797B2 JP60025232A JP2523285A JPH0663797B2 JP H0663797 B2 JPH0663797 B2 JP H0663797B2 JP 60025232 A JP60025232 A JP 60025232A JP 2523285 A JP2523285 A JP 2523285A JP H0663797 B2 JPH0663797 B2 JP H0663797B2
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和彦 三浦
誠二 藤野
賢治 金原
服部  正
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Nippon Soken Inc
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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。
〔従来の技術〕
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
フロメータとも言う)はベーン式のものが主流であった
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。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っ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
抗の電流値をフィードバック制御し、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た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ィードバック制御
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。
通常、膜式抵抗の発熱温度と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、ダイナミックレンジ
は膜式抵抗を含む発熱部兼温度検知部の熱容量(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、且つダイナミッ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兼温度検知部の質量
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。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、通常、膜式抵抗が形成された基板のダク
ト内のスティへの配線接続はリード端子(ピン)によっ
て行われているので(参照:特願昭59−91040号,91041
号,91120号,91805号)、発熱部兼温度検知部の熱がリー
ド端子を介してダクトに逃げ、言い換えると、基板の断
熱効果が小さく、従って、熱損失が大きく、この結果、
空気流量センサの流量検出精度が低下するという問題点
がある。
なお、基板の断熱効果を大きくするために、本願出願人
は、膜式抵抗を含む発熱部兼温度検知部とダクトの保持
部との間に切欠きを設けて熱絞りを施すことにより、発
熱部兼温度検知部の断熱効果を大きくせしめ、応答性お
よびダイナミックレンジを向上せしめた空気流量センサ
を既に提案している(参照:特願昭59−91041号)が、
熱絞り部の機械的強度が低下し、耐バックファイヤ特性
が低下するという欠点がある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的は、膜式抵抗が形成された基板の熱損失を
小さくすることにより流量検出精度を高めることにあ
り、その手段は、基板とダクトとの結合部に熱損失を低
減するための断熱材と前記膜式抵抗が形成された前記基
板とを保持する保持部が設けられ、しかも前記基板が前
記断熱材を介して保持部に結合されると共に、基板とダ
クトとの間の配線をワイヤボンディングにより行うこと
であり、さらに、ボンディング配線を保護するためのカ
バーを設けたことである。
〔作 用〕
上述の手段によれば、基板のダクト(スティ)への保持
は断熱材により行われる。また、ボンディング配線はリ
ード端子(ピン)の比較して細いので、基板の熱損失は
小さくなり、流量センサの流量検出精度の向上につなが
る。さらに、ボンディング配線は保護カバーによりバッ
クファイヤ等から保護され、また、汚れから防止され
る。
〔実施例〕
以下、図面により本発明の実施例を説明する。
第5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6
図、第7図は第5図のセンサ部分の拡大縦断図および横
断図である。第5図〜第7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および整流が格子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が設けられ、その内部に空気流量を計測するため
の発熱ヒータ兼用温度依存抵抗(膜式抵抗)6が設けら
れている。膜式抵抗6はその両端を保持部7a,7bによっ
てダクト5に保持される。また、膜式抵抗6は後述のワ
イヤボンディングによって電気的にリード線9a,9bに接
続され、スティ7の外側に設けられた外気温度補償を行
う温度依存抵抗8と共に、ハイブリッド基板に形成され
たセンサ回路10に接続されている。
センサ回路10は外気温度に対して膜式抵抗6の温度が一
定になるように該抵抗6の発熱量をフィードバック制御
し、そのセンサ出力VQを制御回路11に供給する。制御回
路11はたとえばマイクロコンピュータによって構成さ
れ、燃料噴射弁12の制御等を行うものである。
センサ回路10は、第8図に示すごとく、膜式抵抗6、温
度依存抵抗8とブリッジ回路を構成する抵抗101,102、
比較器103、比較器103の出力によって制御されるトラン
ジスタ104、電圧バッファ105により構成される、つま
り、空気流量が増加して膜式抵抗6(この場合、サーミ
スタ)の温度が低下し、この結果、膜式抵抗6の抵抗値
が下降してV<VRとなると、比較器103の出力によっ
てトランジスタ104の導電率が増加する。従って、膜式
抵抗6の発熱量が増加し、同時に、トランジスタ104の
コレクタ電位すなわち電圧バッファ105の出力電圧VQ
上昇する。逆に、空気流量が減少して膜式抵抗6の温度
が上昇すると、膜式抵抗6の抵抗値が増加してV>VR
となり、比較器103の出力によってトランジスタ104の導
電率が減少する。従って、膜式抵抗6の発熱量が減少
し、同時に、電圧バッファ105の出力電圧VQは低下す
る。このようにして、膜式抵抗6の温度は外気温度によ
って定まる値になるようにフィードバック制御され、出
力電圧VQは空気流量を示すことになる。
第9A図は第5図の膜式抵抗6の一例を示し、第9B図、第
9C図は、それぞれ、第9A図のB−B線、C−C線の断面
図である。第9A図に示すように、たとえば200〜400μm
厚のシリコン単結晶基板61上に図示しない絶縁膜たとえ
ばSiOを介して蒸着およびエッチングにより温度依存
抵抗パターン62を形成し、そのうち、点線枠内で示す部
分62aが発熱部兼温度検知部として作用する。なお、発
熱部兼温度検知部62aにおけるシリコン基板61の厚さ
は、第9B図、第9C図に示すごとく、非常に薄くしてあ
り、これにより、そのヒートマスを小さくせしめてい
る。
第1A図は本発明の第1の実施例としての膜式抵抗6と保
持部7aとの接続部を示す斜視図、第1B図は第1A図のB−
B線の断面図である。なお、保持部7aはダクト5内に固
定されている。第1A図、第1B図に示すように、膜式抵抗
6は断熱材13を介して保持部7aに固定される。この場
合、断熱材13の両面に図示しない接着剤が塗布されてい
る。保持部7a上には第7図のリード線9aに接続された配
線シート14が設けられている。このようにして、膜式抵
抗6を保持部7aに固定した後に、膜式抵抗6(温度依存
抵抗パターン62)のパッド部62bと保持部7aの配線シー
ト14のパット部14aとの間にワイヤボンディングにより
配線15を施す。
なお、膜式抵抗6と第7図の保持部7bとの接続部も同様
な構成である。
このように本発明の第1の実施例によれば、ボンディン
グ配線15の径が小さいために、ボンディング配線15によ
る熱損失は小さくなる。従って、第9A図の発熱部兼温度
検知部62aの断熱効果を大きくできる。また、断熱材13
は膜式抵抗6の保持力を十分保持できる範囲内で小さく
することにより、断熱材13のヒートマスを小さくでき、
これにより、空気流量センサの応答速度を大きくでき
る。
第2A図は本発明の第2の実施例としての膜式抵抗6と保
持部7aとの接続部を示す斜視図、第2B図は第2A図のB−
B線の断面図である。第2A図、第2B図に示す実施例にお
いてはボンディング配線15とバックファイヤ等から保持
し且つ汚れの付着を防止するために、カバー16およびモ
ールド樹脂17が第1A図、第1B図に示す第1の実施例の要
素に付加されている。
第2A図、第2B図に示す接続部の組立は、始めに、膜式抵
抗6を接着剤を塗布した断熱材13によって保持部7aに固
定しワイヤボンディングにより配線15を行い、そして、
モールド樹脂17を施した後に、保持カバー16をはさみ込
むことにより終わる。
第3図は本発明の第3の実施例としての膜式抵抗6と保
持部7aとの接続部を示す断面図である。第3図において
は、カバー16および保持部7aの各先端に、矢印X,Yに示
すように、カウリングを設けてあり、これにより、さら
に、バックファイヤ等からのボンディング配線15の保護
および汚れの付着の防止を有効に行えるようになる。
第4図は本発明の第4の実施例としての膜式抵抗6と保
持部7aとの接続部を示す断面図である。第4図において
は、2つの断熱材13A、13Bにより膜式抵抗6を保持部7a
と共にカバー16にも固定するようにしてある。これによ
り、バックファイヤ等からのボンディング配線15の保護
および汚れの防止をさらに有効に行うことができる。
なお、上述の配線シート14およびボンディング配線15の
材料としては、耐腐食性金属を用いる。たとえば配線シ
ート14としてAu,Pt等を用い、ボンディング配線15とし
てAuを用いる。
また、上述の実施例においては、基板上に発熱部兼温度
検知部としての温度依存抵抗を形成しているが、この代
りに、基板内に拡散抵抗を形成してもよい。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液体流量
センサにも適用し得る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、膜式抵抗が形成さ
れた基板の熱損失を小さくでき、従って、空気流量セン
サの流量検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は本発明の第1の実施例としての膜式抵抗と保持
部との接続部を示す斜視図、第1B図は第1A図のB−B線
の断面図、第2A図は本発明の第2の実施例としての膜式
抵抗と保持部との接続部を示す斜視図、第2B図は第2A図
のB−B線の断面図、第3図は本発明の第3図の実施例
としての膜式抵抗と保持部との接続部を示す断面図、第
4図は本発明の第4の実施例としての膜式抵抗と保持部
との接続部を示す断面図、第5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6図、第7図は第5図のセンサ部
分の拡大縦断面図および横断面図、第8図は第5図のセ
ンス回路の回路図、第9A図は第5図の膜式抵抗の正面
図、第9B図、第9C図は第9A図のB−B線、C−C線の断
面図である。 1……内燃機関、2……吸気通路、 5……計測管(ダクト)、6……膜式抵抗、 7a,7b……保持部、10……センス回路、 11……制御回路、 13,13A,13B……断熱材、14……配線シート、 15……ボンディング配線、16……カバー、 17……モールド樹脂、 61……基板、 62……温度依存抵抗パターン、 62a……発熱部兼温度検知部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金原 賢治 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 服部 正 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】膜式抵抗が形成された基板をダクト内に収
    納した直熱型流量センサにおいて、前記基板と前記ダク
    トとの結合部に熱損失を低減するための断熱材と前記膜
    式抵抗が形成された前記基板とを保持する保持部が設け
    られ、しかも前記基板が前記断熱材を介して保持部に結
    合されると共に、前記基板と前記ダクトとの間の配線を
    ワイヤボンディングにより行うことを特徴とする直熱型
    流量センサ。
  2. 【請求項2】膜式抵抗が形成された基板をダクト内に収
    納した直熱型流量センサにおいて、前記基板と前記ダク
    トとの結合部に熱損失を低減するための断熱材と前記膜
    式抵抗が形成された前記基板とを保持する保持部が設け
    られ、しかも前記基板が前記断熱材を介して保持部に結
    合されると共に、前記基板と前記ダクトとの間の配線を
    ワイヤボンディングにより行い、前記ダクトに前記ワイ
    ヤボンディング配線を保護するためのカバーを設けたこ
    とを特徴とする直熱型流量センサ。
  3. 【請求項3】前記ワイヤボンディング配線を保護するた
    めのカバーの先端にカウリングを設けた特許請求の範囲
    第2項に記載の直流型流量センサ。
  4. 【請求項4】前記ダクトの保持部先端にカウリングを設
    けた特許請求の範囲第2項に記載の直熱型流量センサ。
  5. 【請求項5】前記ワイヤボンディング配線を保護するカ
    バーと前記基板との間に断熱材を挿入した特許請求の範
    囲第2項記載の直熱型流量センサ。
JP60025232A 1985-02-14 1985-02-14 直熱型流量センサ Expired - Lifetime JPH0663797B2 (ja)

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JP60025232A JPH0663797B2 (ja) 1985-02-14 1985-02-14 直熱型流量センサ
DE3604202A DE3604202C2 (de) 1985-02-14 1986-02-11 Direkt beheizte Strömungsmeßvorrichtung
GB08603702A GB2171799B (en) 1985-02-14 1986-02-14 Direct-heated flow measuring device and apparatus
US07/163,164 US4870860A (en) 1985-02-14 1988-02-25 Direct-heated flow measuring apparatus having improved response characteristics
US07/301,522 US4912975A (en) 1985-02-14 1989-01-25 Direct-heated flow measuring apparatus having improved response characteristics

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JPS61186819A JPS61186819A (ja) 1986-08-20
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KR890010539A (ko) * 1987-12-08 1989-08-09 시끼모리야 감열식 유량센서

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JPS61186819A (ja) 1986-08-20

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