JPH07286876A - 熱式空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱式空気流量検出装置において、吸入空気の
流れ方向を検出して流れ方向に対応した流量を検出し、
信頼性を向上させる。 【構成】 絶縁基板２９上には空気の流れ（矢示Ａ方
向）に対して上流側に発熱抵抗体３０を着膜形成し、下
流側に感温抵抗体３１を着膜形成する。これにより、矢
示Ａ方向の流れのときには、感温抵抗体３１は発熱抵抗
体３０の熱の影響によって緩やかに冷やされるから抵抗
値の変化は緩やかになる。また、矢示Ｂ方向の流れのと
きには、感温抵抗体３１は空気によって直接冷やされる
から、急激に抵抗値が変化する。この変化の差から流れ
方向を検出し、発熱抵抗体３０の抵抗値変化で流量を検
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ン等の吸入空気流量を検出するのに好適に用いられる熱
式空気流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等では、エン
ジン本体の燃焼室内で燃料と吸入空気との混合気を燃焼
させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取出すよう
にしており、燃料の噴射量を演算する上で吸入空気流量
を検出することが重要なファクターとなっている。

【０００３】そこで、図８および図９に従来技術の熱式
空気流量検出装置を示す。

【０００４】図において、１は吸気管２の途中に設けら
れた熱式空気流量検出装置を示し、該熱式空気流量検出
装置１は、エンジン本体の燃焼室（図示せず）に向けて
矢示Ａ方向に流通する吸入空気の流量を検出すべく、吸
気管２の途中に取付穴２Ａを介して配設されている。

【０００５】３は熱式空気流量検出装置１の本体部を構
成する流量計本体を示し、該流量計本体３はインサート
モールド等の手段により図９に示すように成形され、巻
線状をなす後述の基準抵抗１４を巻回すべく段付き円柱
状に形成された巻線部４と、該巻線部４の基端側に位置
して略円板状に形成され、後述の端子ピン８Ａ〜８Ｄが
一体的に設けられた端子部５と、巻線部４の先端側から
吸気管２の径方向に延設され、吸気管２の中心部で後述
の発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を位置決めする検
出ホルダ６と、吸気管２の外側に位置して端子部５が接
続された後述の回路ケーシング７とから大略構成されて
いる。

【０００６】７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよう
に該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを示
し、該回路ケーシング７は絶縁性の樹脂材料等によって
形成され、その底部側には吸気管２の取付穴２Ａに嵌合
する嵌合部７Ａが一体的に設けられている。そして、該
回路ケーシング７は、例えばセラミック材料等からなる
絶縁基板上に流量調整抵抗および差動増幅器（いずれも
図示せず）等を実装した状態で、これらを内蔵するよう
になっている。

【０００７】８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは流量計本体３の
端子部５から軸方向に突出した４本の端子ピン（全体と
して各端子ピン８という）を示し、該各端子ピン８は流
量計本体３の巻線部４および検出ホルダ６内に埋設され
た例えば４本の端子板（図示せず）に一体化して設けら
れ、回路ケーシング７のコネクタ部（図示せず）に着脱
可能に接続されるものである。

【０００８】９は流量計本体３の検出ホルダ６にターミ
ナル１０Ａ，１０Ｂを介して設けられたホットフィルム
型の発熱抵抗を示し、該発熱抵抗９は温度変化に敏感に
反応して抵抗値が変化する白金等の感温性材料からな
り、例えば酸化アルミニウム（以下、「アルミナ」とい
う）等のセラミック材料からなる絶縁性の筒体に白金線
を巻回したり、白金膜を蒸着したりして形成される小径
の発熱抵抗素子によって構成されている。そして、該発
熱抵抗９はバッテリ（図示せず）からの通電により、例
えば２４０℃前，後の温度をもって発熱した状態とな
り、吸気管２内を矢示Ａ方向に流れる吸入空気によって
冷却されるときには、この吸入空気の流量に応じて抵抗
値が変化し流量の検出信号を出力させるものである。

【０００９】１１は発熱抵抗９の上流側に位置して流量
計本体３の検出ホルダ６に設けられた温度補償抵抗を示
し、該温度補償抵抗１１は例えばアルミナ等のセラミッ
ク材料からなる絶縁基板上にスパッタリング等の手段を
用いて白金膜を着膜形成することにより形成され、白金
膜の両端は前記検出ホルダ６に立設されたターミナル１
２Ａ，１２Ｂ間に接続されている。

【００１０】１３は流量計本体３の検出ホルダ６上に装
着される保護カバーを示し、該保護カバー１３は検出ホ
ルダ６上に発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を実装し
た後に、図９中に矢印で示す如く検出ホルダ６に被着さ
れ、発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を保護すると共
に、吸入空気の流通を許すようになっている。なお、図
８中では発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を明示すべ
く、保護カバー１３を検出ホルダ６から取外した状態で
示している。

【００１１】さらに、１４は流量計本体３の巻線部４に
巻回された巻線抵抗からなる基準抵抗を示し、該基準抵
抗１４はその両端が、巻線部４に立設されたターミナル
１５Ａ，１５Ｂに接続され、前記発熱抵抗９に直列接続
されている。ここで、前記各端子ピン８のうち、端子ピ
ン８Ａはターミナル１５Ａに前記端子板を介して接続さ
れ、端子ピン８Ｂは他の端子板を介してターミナル１５
Ｂ，１０Ａに接続されている。また、端子ピン８Ｃは別
の端子板を介してターミナル１０Ｂ，１２Ｂに接続さ
れ、端子ピン８Ｄはターミナル１２Ａにさらに別の端子
板を介して接続されている。

【００１２】このように構成される従来技術の熱式空気
流量検出装置１は、自動車用エンジン等の吸入空気流量
を検出するときに、流量計本体３の端子部５を各端子ピ
ン８を介して回路ケーシング７のコネクタ部に接続した
状態で、流量計本体３の検出ホルダ６等を吸気管２内に
取付穴２Ａを介して挿入し、該取付け穴２Ａに吸気管２
の外周側から回路ケーシング７を取付けることによっ
て、検出ホルダ６に設けた発熱抵抗９および温度補償抵
抗１１を吸気管２の中心部に配設する。

【００１３】この場合、発熱抵抗９を基準抵抗１４に直
列接続すると共に、温度補償抵抗１１を回路ケーシング
７内の流量調整抵抗に直列接続することによって、これ
らの発熱抵抗９、基準抵抗１４、温度補償抵抗１１およ
び流量調整抵抗からブリッジ回路を構成し、これらに外
部から通電を行うことにより発熱抵抗９を２４０℃前，
後の温度をもって発熱させる。

【００１４】そして、この状態で吸気管２内をエンジン
本体の燃焼室に向けて矢示Ａ方向に吸入空気が流通する
ときには、この吸入空気の流れにより発熱抵抗９が冷却
されて該発熱抵抗９の抵抗値が変化するから、該発熱抵
抗９に直列接続された基準抵抗１４の両端電圧に基づい
て吸入空気の流量に対応した検出信号を出力電圧の変化
として検出する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、吸気管２内を流れる吸入空気の流れで発熱
抵抗９が冷却されるのを利用して、該発熱抵抗９の抵抗
値変化に基づき吸入空気流量を検出する構成であるか
ら、該発熱抵抗９は図８中の矢示Ａ方向（順方向）に流
れる吸入空気流によって冷却されると共に、矢示Ｂ方向
（逆方向）に流れる空気流によっても冷却されてしま
い、この逆方向の空気流により吸入空気流量を誤検出す
るという問題がある。

【００１６】即ち、多気筒のシリンダを備えたエンジン
本体では、各シリンダ内でそれぞれピストンが往復動す
るに応じて各吸気弁（図示せず）が開弁する毎に、吸入
空気が各シリンダ内に向けて矢示Ａ方向（順方向）に吸
込まれるから、吸気管２内を流れる空気の流速は各吸気
弁の開，閉弁に応じて図５に例示する如く増減を繰返し
脈動するようになる。

【００１７】特に、エンジンの回転数が低速域から中速
域等に達して吸，排気量が増大してくると、吸気弁と排
気弁（図示せず）とがオーバラップし、排気の一部が吸
気弁の開弁に伴って吸気管２内に吹返すことがあるた
め、このときに吸気管２内では図５に示す時間ｔ1 ，ｔ
2 間のように流速が負（マイナス）となって、矢示Ｂ方
向（逆方向）に流れる空気流が発生し、吸入空気流量を
誤検出するという問題が生じる。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は逆方向の空気流により吸入空気
流量を誤検出するのを防止でき、流量の検出精度を大幅
に向上できるようにした熱式空気流量検出装置を提供す
ることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明は、基端側が吸気管に取付けられた流量計
本体と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けら
れ、前記吸気管内を流れる空気によって冷却される発熱
抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置に適用され
る。

【００２０】そして、請求項１の発明が採用する特徴
は、前記発熱抵抗は、前記流量計本体に取付けられた絶
縁基板上に形成され、該絶縁基板の少なくとも長さ方向
に膜状に延びた発熱抵抗体によって構成し、かつ前記絶
縁基板上には、該発熱抵抗体から前記空気の流れ方向に
離間して形成され、前記空気の流れ方向に応じて抵抗値
が変化する感温抵抗体を設けたことにある。

【００２１】請求項２の発明では、前記感温抵抗体を、
外部からの電圧印加により発熱させる構成としたことに
ある。

【００２２】請求項３の発明では、前記発熱抵抗体は前
記絶縁基板の基端側から先端側に延びるように形成し、
前記感温抵抗体は、前記空気の流れ方向に対し該発熱抵
抗体よりも下流側または上流側に位置して前記絶縁基板
の基端側から先端側に延びるように形成したことにあ
る。

【００２３】請求項４の発明では、前記絶縁基板は、基
端側が前記流量計本体に取付けられる固定端となり先端
側が自由端となった主基板部と副基板部とから構成し、
該副基板部と主基板部との間には先端側から基端側に向
けて延びるスリットを形成すると共に、前記副基板部に
は前記温度補償抵抗を形成し、前記主基板部には、基端
側から先端側に延びる発熱抵抗体と、該発熱抵抗体から
空気の流れ方向に対し下流側または上流側に離間して基
端側から先端側に延びる感温抵抗体とを形成したことに
ある。

【００２４】請求項５の発明では、前記感温抵抗体は、
前記流量計本体に設ける固定抵抗と並列に接続すること
により流れ方向検出手段を構成し、該流れ方向検出手段
は、前記感温抵抗体の抵抗値が固定抵抗よりも減少する
か否かで、空気の流れ方向に対応した流れ方向検出信号
を出力する構成としたことにある。

【００２５】さらに、請求項６の発明では、前記発熱抵
抗体を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路を
形成する前記発熱抵抗体の抵抗値の変化を流量検出信号
として取出すと共に、前記流れ方向検出手段によって検
出された流れ方向検出信号に基づいて、前記空気の流れ
方向が順方向のときには前記流量検出信号をそのまま出
力し、逆方向のときには反転させて出力する流量信号出
力手段を備えたことにある。

【００２６】

【作用】上記構成により、請求項１の発明では、発熱抵
抗体から空気の流れ方向に離間して絶縁基板上に形成さ
れ、空気の流れ方向に応じて抵抗値が変化する感温抵抗
体を設けたから、空気の流れ方向に対して発熱抵抗体よ
りも感温抵抗体が下流側となったときに、該感温抵抗体
は発熱抵抗体からの熱影響を受けて空気流により直接冷
やされることはないから、抵抗値が大きく減少すること
はない。一方、空気の流れ方向に対して感温抵抗体が発
熱抵抗体よりも上流側となったときに、該感温抵抗体は
このときの空気流によって直接冷やされるから、抵抗値
の変化が大きくなり、このときの抵抗値の変化に基づい
て空気の流れ方向を検出することができる。

【００２７】請求項２の発明では、感温抵抗体を発熱さ
せることにより、空気流による直接冷却と発熱抵抗体を
介した空気流による冷却との違いをより確実に判別する
ことができる。

【００２８】請求項３の発明では、単一の絶縁基板上で
基端側から先端側に向けて延びるように発熱抵抗体と感
温抵抗体を形成したから、空気流に対する接触面積を大
きくすることができ、抵抗値の変化を大きくできると共
に、部品点数を削減することができる。

【００２９】請求項４の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、感温抵抗体および温度補償抵抗を形成で
き、部品点数を削減することができる。そして、温度補
償抵抗が形成される副基板部と、前記発熱抵抗体と感温
抵抗体が形成される主基板部との間にスリットを形成す
ることにより、発熱抵抗体と感温抵抗体とで加熱される
主基板部から副基板部に熱が逃げるのを防止でき、主基
板部を早期に温度上昇させることができる。

【００３０】請求項５の発明では、前記感温抵抗体と固
定抵抗とを並列に接続して流れ方向検出手段を構成した
から、固定抵抗よりも感温抵抗体の抵抗値が大きい場合
には、例えば順方向の空気流であると判定でき、小さく
なった場合には逆方向の空気流であるとして判定でき
る。

【００３１】さらに、請求項６の発明では、発熱抵抗体
を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路中の発
熱抵抗体の抵抗値変化を流量検出信号として取出すと共
に、感温抵抗体の抵抗値を固定抵抗の抵抗値と比較する
流れ方向検出手段により空気の流れ方向を検出し、空気
の流れ方向が順方向のときには前記流量検出信号をその
まま正の電圧信号として出力でき、逆方向のときには反
転させて負の電圧信号として出力することができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図７に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００３３】まず、図１ないし図５に本発明による第１
の実施例を示す。

【００３４】図中、２１は本実施例による熱式空気流量
検出装置、２２は該熱式空気流量検出装置２１の本体部
を構成する流量計本体を示し、該流量計本体２２は従来
技術で述べた流量計本体３とほぼ同様に、抵抗値Ｒ1 を
有する基準抵抗２３が巻回される巻線部２４と、該巻線
部２４の基端側に位置し、複数の端子ピン（図示せず）
が一体的に設けられた端子部２５と、巻線部２４の先端
側から吸気管２の径方向に延設された検出ホルダ２６
と、後述する回路ケーシング２７とから大略構成されて
いる。

【００３５】しかし、前記流量計本体２２には検出ホル
ダ２６の基端側に後述の絶縁基板２９を着脱可能に取付
けるためのスロット（図示せず）が形成され、該検出ホ
ルダ２６は図１中に示す如く吸気管２の中心部に、絶縁
基板２９を介して後述の発熱抵抗体３１等を位置決めす
る構成となっている。なお、検出ホルダ２６には従来技
術で述べた保護カバー１３と同様の保護カバー（図示せ
ず）が取付けられるようになっている。

【００３６】２７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよ
うに該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを
示し、該回路ケーシング２７は従来技術で述べた回路ケ
ーシング７とほぼ同様に形成され、吸気管２の取付穴２
Ａに嵌合する嵌合部２７Ａを有しているものの、該回路
ケーシング２７は、例えばセラミック材料等からなる絶
縁基板（図示せず）上に後述の流量調整抵抗３５および
差動増幅回路３６等を実装した状態で、これらを内蔵す
るようになっている。なお、２８Ａ，２８Ｂは前記基準
抵抗２３の巻線が接続されるターミナルである。

【００３７】２９は検出ホルダ２６に取付けられる絶縁
基板を示し、該絶縁基板２９は、図２に示すように、ガ
ラス，アルミナ，窒化アルミニウム等の絶縁材料によ
り、長さ寸法が１５〜２０mm前後、幅寸法が３〜７mm前
後となった長方形の平板状に形成されている。また、該
絶縁基板２９は、基端側が検出ホルダ２６のスロットに
着脱可能に取付けられる固定端となり、先端側が自由端
となっている。

【００３８】３０は絶縁基板２９上に形成された発熱抵
抗を構成する発熱抵抗体を示し、該発熱抵抗体３０はプ
リント印刷またはスパッタリング等の手段を用いて絶縁
基板２９上に白金膜を着膜させることにより、抵抗値Ｒ
H を有するように形成され、空気の流れ方向（矢示Ａ方
向）に対して上流側に位置して形成され、該発熱抵抗体
３０の表面積（実装面積）を可及的に増大させ、例えば
吸気管２内を流れる吸入空気との接触面積を大きくでき
るようにしている。

【００３９】また、前記発熱抵抗体３０は後述する電流
制御用トランジスタ４２によって電流値が制御され、温
度を一定温度（例えば約２４０℃）に保つように発熱す
る構成となっている。

【００４０】３１は発熱抵抗体３０と共に絶縁基板２９
上に形成された感温抵抗体を示し、該感温抵抗体３１は
抵抗値ＲT を有するように、前記絶縁基板２９上に白金
等の感温性材料をプリント印刷またはスパッタリング等
の手段で着膜させることによって形成され、例えば吸気
管２内を矢示Ａ方向に流れる吸入空気の流れ方向（絶縁
基板２９の幅方向）に対し発熱抵抗体３０の下流側に離
間して絶縁基板２９上に配設されている。また、前記感
温抵抗体３１は、通常時には図３に示すようにサブ電源
ＶS から電流が印加され、発熱抵抗体３０よりも低い温
度で発熱しているから、該感温抵抗体３１は絶縁基板２
９の表面に沿って流れる空気で冷却されることにより、
抵抗値ＲT が大きく変化し、後述のブリッジ回路３７お
よび比較回路４１で空気の流れ方向を感度良く検出する
ことができる。

【００４１】ここで、前記感温抵抗体３１の抵抗値ＲT
の空気の流速に対する変化を図４に示すに、吸気管２内
の空気の流れが順方向の流れ（矢示Ａ方向）の場合に
は、前記感温抵抗体３１は発熱抵抗体３０の下流側に位
置しているから、該感温抵抗体３１は発熱抵抗体３０で
暖められた空気に接触するようになり、感温抵抗体３１
の抵抗値ＲT は緩やかに減少し、流速が高速（流量が増
加）になっても後述する固定抵抗３８の抵抗値ＲB より
も小さくなることはない。一方、吸気管２内の空気流が
逆方向（矢示Ｂ方向）となった場合には、前記感温抵抗
体３１は発熱抵抗体３０よりも上流側に位置しているか
ら、該感温抵抗体３１は発熱抵抗体３０からの熱の影響
を受けることなく直接この空気によって冷やされ、感温
抵抗体３１の抵抗値ＲT は急激に減少して抵抗値ＲB よ
りも小さくなる。

【００４２】３２，３２，…は絶縁基板２９の基端側に
位置して形成された例えば４個の電極を示し、該各電極
３２は絶縁基板２９の幅方向に所定間隔をもって列設さ
れ、絶縁基板２９の基端側を前記検出ホルダ２６のスロ
ット内に差込むことにより、該検出ホルダ２６側の各タ
ーミナル（図示せず）に接続される。そして、該各電極
３２を介して絶縁基板２９上に形成された前記発熱抵抗
体３０と感温抵抗体３１とを回路ケーシング２７内に設
けられた各電子部品に接続することにより、図３に示す
流量検出用の処理回路が構成されている。

【００４３】次に、図３は本実施例による流量検出用の
処理回路を示す。

【００４４】図３において、３３は流量検出信号を出力
する一方のブリッジ回路を示し、該ブリッジ回路３３
は、発熱抵抗体３０、温度補償抵抗３４、基準抵抗２３
および抵抗値Ｒ2 を有する流量調整抵抗３５からなり、
それぞれ対向する辺の抵抗値の積が等しくなるブリッジ
として構成され、発熱抵抗体３０と温度補償抵抗３４と
の接続点ａは後述する電流制御用トランジスタ４２のエ
ミッタ側に接続され、基準抵抗２３と流量調整抵抗３５
との接続点ｂはアースに接続されている。

【００４５】一方、前記ブリッジ回路３３においては、
発熱抵抗体３０と基準抵抗２３、温度補償抵抗３４と流
量調整抵抗３５はそれぞれ直列接続され、それぞれの接
続点ｃ，ｄは差動増幅回路３６の入力端子に接続される
と共に、接続点ｃは後述する反転回路４３と選択回路４
４に接続されている。

【００４６】ここで、前記温度補償抵抗３４は、発熱抵
抗体３０の近傍に位置して検出ホルダ２６に設けられ、
かつ該温度補償抵抗３４は吸入空気の流れによる影響を
受けず、吸入空気の温度によってのみ抵抗値ＲK が変化
するものである。

【００４７】このように構成されるブリッジ回路３３で
は、該ブリッジ回路３３が平衡状態にあるときには、差
動増幅回路３６からの出力は零となると共に、接続点ｃ
からは平衡状態にあるときの基準抵抗２３の両端電圧が
反転回路４３と選択回路４４に出力される。一方、ブリ
ッジ回路３３の平衡が崩れたとき、即ち吸入空気によっ
て発熱抵抗体３０が冷却されたときには、該発熱抵抗体
３０の抵抗値ＲH が小さくなっているから、差動増幅回
路３６からは、電流制御用トランジスタ４２のベースに
電流制御電圧が出力される。これにより、電流制御用ト
ランジスタ４２はブリッジ回路３３に印加する電流を制
御して冷やされた発熱抵抗体３０を一定温度にして該ブ
リッジ回路３３を平衡状態に戻す。このとき、ブリッジ
回路３３の接続点ｃから出力される増幅した電流値は、
基準抵抗２３の両端電圧として検出され、この電圧を反
転回路４３と選択回路４４に出力する。

【００４８】３７は後述する比較回路４１と共に吸入空
気の流れ方向検出手段を構成する他方のブリッジ回路を
示し、該ブリッジ回路３７は、感温抵抗体３１，固定抵
抗３８と調整抵抗３９，４０から構成され、感温抵抗体
３１と固定抵抗３８との接続点ｅはサブ電源ＶS （例え
ば、３Ｖ）に接続され、調整抵抗３９，４０の接続点ｆ
はアースに接続されている。

【００４９】ここで、前記ブリッジ回路３７において
は、感温抵抗体３１と調整抵抗３９、固定抵抗３８と調
整抵抗４０はそれぞれ直列接続され、それぞれの接続点
ｇ，ｈは比較回路４１の入力端子に接続されているか
ら、感温抵抗体３１と固定抵抗３８とは並列接続になっ
ている。そして、前記比較回路４１では、感温抵抗体３
１の抵抗値ＲT と固定抵抗３８の抵抗値ＲB とを比較し
て、ＲT ≧ＲB の場合には図５に示す所定電圧値Ｖ0 と
なる流れ方向を示す信号（以下、「流れ方向検出信号」
という）を選択回路４４に出力し、ＲT ＜ＲB の場合に
は電圧値が実質的に零となる流れ方向検出信号を選択回
路４４に出力する。

【００５０】ここで、図５に示す吸入空気の流速と流れ
方向検出信号の関係から前記ブリッジ回路３７の検出動
作を説明すると、吸入空気の流れの方向がＡ方向（順方
向）のときには、感温抵抗体３１は発熱抵抗体３０の熱
を受けて間接的に冷やされるから、前述した如く、流速
の大きさに拘らず抵抗値はＲT ≧ＲB となり、比較回路
４１から出力される流れ方向検出信号は所定電圧値Ｖ0
となる。一方、空気の流れ方向がＡ方向からＢ方向（逆
方向）に変わったときには、感温抵抗体３１は発熱抵抗
体３０の熱を受けずに直接的に空気によって冷やされる
から、抵抗値は急激に減少してＲT ＜ＲB となり、流れ
方向検出信号は電圧値が実質的に零となる。

【００５１】４２は電流制御用トランジスタを示し、該
電流制御用トランジスタ４２は、コレクタ側がバッテリ
電圧ＶB に接続され、ベース側が前記差動増幅回路３６
からの出力側に接続され、エミッタ側が前記ブリッジ回
路３７の接続点ａに接続されている。そして、該電流制
御用トランジスタ４２は、前記差動増幅回路３６からの
出力（電流制御電圧）でベース電流が変化するに応じて
エミッタ電流を制御する。これにより、電流制御用トラ
ンジスタ４２はブリッジ回路３７に印加される電流値を
制御して発熱抵抗体３０の温度を一定温度に保つフィー
ドバック制御を行っている。

【００５２】４３はブリッジ回路３３の接続点ｃと選択
回路４４との間に接続された反転回路を示し、該反転回
路４３はブリッジ回路３３からの流量検出信号を反転さ
せて選択回路４４に出力するようになっている。

【００５３】４４は反転回路４３と共に流量信号出力手
段を構成する選択回路を示し、該選択回路４４は比較回
路４１を介して出力されるブリッジ回路３７からの流れ
方向検出信号（図５、参照）に基づいて、例えば順方向
の場合にはブリッジ回路３３からの流量検出信号を出力
信号Ｖout として出力端子４５から図示しないコントロ
ールユニットに出力し、逆方向の場合には反転回路４３
からの負（マイナス）の信号を出力信号Ｖout として出
力端子４５からコントロールユニットに出力するように
なっている。

【００５４】本実施例による熱式空気流量検出装置２１
は上述の如き構成を有するもので、次に吸入空気の流量
検出動作について説明する。

【００５５】ここで、吸入空気の流れが、矢示Ａ方向
（順方向）の場合には、絶縁基板２９上の発熱抵抗体３
０の下流側に位置した感温抵抗体３１が、該発熱抵抗体
３０を介して冷やされる。この結果、比較回路４１から
は電圧値Ｖ0 となる順方向の流れ方向検出信号が出力さ
れる。

【００５６】また、吸入空気の流れによって発熱抵抗体
３０が冷却され、この冷却によって発熱抵抗体３０の抵
抗値ＲH が減少するが、差動増幅回路３６と電流制御用
トランジスタ４２により該発熱抵抗体３０を一定温度に
するために、当該ブリッジ回路３３に印加される電流値
を増加させ、この増加した電流値を基準抵抗２３でその
両端電圧として検出する。この結果、該ブリッジ回路３
３からは反転回路４３と選択回路４４に正の流量検出信
号が出力される。なお、前記反転回路４３に入力された
正の流量検出信号は反転した負の流量検出信号として選
択回路４４に出力される。

【００５７】そして、選択回路４４では、比較回路４１
からの流れ方向検出信号に基づいてブリッジ回路３３か
ら入力された正の流量検出信号と反転回路４３から入力
された負の流量検出信号との選択を行い、この場合に
は、流れ方向検出信号が順方向であるから、正の流量検
出信号を選択して出力端子４５からコントロールユニッ
トに向けて正の流量検出信号を出力信号Ｖout として出
力する。

【００５８】なお、差動増幅回路３６から出力された信
号に基づいて電流制御用トランジスタ４２のベース電流
は制御されているから、発熱抵抗体３０を一定温度にす
るためのフィードバック制御を行っている。

【００５９】一方、空気の流れが、矢示Ｂ方向（逆方
向）の場合には、絶縁基板２９上の発熱抵抗体３０の上
流側に位置した感温抵抗体３１が、この空気の流れによ
って直接冷やされ、感温抵抗体３１の抵抗値ＲT を急激
に減少させる。この結果、比較回路４１からは電圧値零
となる逆方向の流れ方向検出信号が出力される。

【００６０】そして、前述したように、吸入空気の流れ
によって発熱抵抗体３０は冷却されているから、発熱抵
抗体３０の抵抗値ＲH は小さくなり、ブリッジ回路３３
の平衡が崩れる。この結果、該ブリッジ回路３３からは
正の流量検出信号が選択回路４４に出力されると共に、
反転回路４３を介して負の流量検出信号も選択回路４４
に出力され、該選択回路４４では、比較回路４１からの
逆方向の流れ方向検出信号に基づいて負の流量検出信号
を選択し、この負の流量検出信号を出力信号Ｖout とし
て出力端子４５からコントロールユニットに出力する。

【００６１】かくして、コントロールユニットでは、こ
の出力信号Ｖout に基づいて正確な吸入空気の流量を検
出することができ、正確な空燃比制御を行い、エンジン
性能を向上できる。

【００６２】ここで、本実施例による熱式流量検出装置
２１においては、絶縁基板２９上に、発熱抵抗体３０を
形成すると共に、該発熱抵抗体３０の下流側に感温抵抗
体３１を形成するようにしたから、該感温抵抗体３１に
よって空気の流れ方向を検出することができ、発熱抵抗
体３０の抵抗値の変化から吸入空気の流量を検出するこ
とができる。これにより、吸入空気の流量を検出すると
共に、その方向も正確に検出することができる。

【００６３】また、絶縁基板２９上に発熱抵抗体３０と
感温抵抗体３１とを基端側から先端側に向けて延びるよ
うに着膜形成したから、限られた表面スペースを有効に
利用して発熱抵抗体３０および感温抵抗体３１をコンパ
クトに形成でき、発熱抵抗体３０の表面積（実装面積）
を可能な限り大きくすることができる。そして、吸気管
２内の空気流に対する発熱抵抗体３０および感温抵抗体
３１の接触面積を大きくすることができ、これらの抵抗
値ＲH ，ＲT を空気流に敏感に反応して変化させること
ができると共に、単一の絶縁基板２９に複数の抵抗体３
０，３１を形成したから、部品点数の削減を図ることが
できる。

【００６４】さらに、本実施例においては、発熱抵抗体
３０と感温抵抗体３１との位置関係によって、発熱抵抗
体３０の熱影響を受けるか否かで、空気の流れ方向を検
出することができ、正確な流量を検出することができ
る。

【００６５】さらにまた、流れ方向検出手段を、感温抵
抗体３１の抵抗値ＲT と固定抵抗３８の抵抗値ＲB とを
比較するブリッジ回路３７および比較回路４１によって
構成したから、空気の流れ方向をより正確に検出するこ
とができる。

【００６６】従って、本実施例によれば、吸気管２内を
流れる吸入空気の流量を発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH に
基づいて確実に検出できると共に、感温抵抗体３１の抵
抗値ＲT の変化に基づいて空気の流れ方向を確実に検出
でき、エンジンの中速域等で吸気管２内に排気が吹返し
て逆流が生じるようなときでも、吸入空気の流量を高精
度に検出することができる。

【００６７】次に、図６および図７に本発明による第２
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、単一の絶縁基板
上に発熱抵抗体、感温抵抗体および温度補償抵抗を着膜
形成したことにある。なお、前述した第１の実施例と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００６８】図中、５１は本実施例による絶縁基板を示
し、該絶縁基板５１は、ガラス，アルミナ，窒化アルミ
ニウム等の絶縁材料によって長方形の平板状に形成さ
れ、基端側が検出ホルダ２６に取付けられる固定端とな
り、先端側が自由端となった主基板部５１Ａと副基板部
５１Ｂとからなり、該基板部５１Ａ，５１Ｂの間には先
端側から基端側に向けて延びるスリット５２が形成され
ている。なお、前記副基板部５１Ｂは吸入空気の順方向
（矢示Ａ方向）の流れに対して主基板部５１Ａよりも上
流側に位置し、副基板部５１Ｂ上には後述の温度補償抵
抗体５５が形成されている。

【００６９】５３は発熱抵抗体を示し、該発熱抵抗体５
３は抵抗値ＲH を有するように、前記絶縁基板５１の主
基板部５１Ａ上に白金等の感温性材料をプリント印刷ま
たはスパッタリング等の手段によって、該主基板部５１
Ａの長さ方向に着膜形成され、前述した発熱抵抗体３０
と同様に、第１の実施例で述べた電流制御用トランジス
タ４２によって電流値を制御することにより、一定温度
（例えば約２４０℃）をもって発熱するようになってい
る。

【００７０】５４は発熱抵抗体５３の上流側に位置した
感温抵抗体を示し、該感温抵抗体５４は抵抗値ＲT を有
するように、前記主基板部５１Ａ上に白金等の感温性材
料をプリント印刷またはスパッタリング等の手段によっ
て着膜形成されている。

【００７１】５５は温度補償抵抗としての温度補償抵抗
体を示し、該温度補償抵抗体５５は前記副基板部５１Ｂ
上に形成され、プリント印刷またはスパッタリング等の
手段を用いて白金膜を着膜させることにより形成されて
いる。そして、該温度補償抵抗体５５は発熱抵抗体５３
よりも大きい抵抗値ＲK を有し、吸入空気の流れによる
影響は受けず、温度変化のみを検出するようになってい
る。

【００７２】５６，５６，…は絶縁基板５１の基端側に
位置して形成された例えば５個の電極を示し、該各電極
５６は絶縁基板５１の幅方向に所定間隔をもって列設さ
れ、絶縁基板５１の基端側を前記検出ホルダ２６のスロ
ット内に差込むことにより、該検出ホルダ２６側の各タ
ーミナル（図示せず）に接続される。

【００７３】このように、第２の実施例における絶縁基
板５１を前述した第１の実施例による流量計本体２２に
取付けることにより、前述した第１の実施例とほぼ同様
の流量検出処理回路（図７、参照）となって、流量を検
出するブリッジ回路３３′および空気の流れ方向を検出
するブリッジ回路３７′を有する流量検出用の処理回路
を構成している。

【００７４】このように構成される本実施例の熱式流量
検出装置においても、前記第１の実施例と同様に、吸入
空気の流量および流れ方向を検出することができる。

【００７５】即ち、絶縁基板５１上の発熱抵抗体５３が
吸入空気によって冷やされ、該発熱抵抗体５３の抵抗値
が減少してブリッジ回路３３′からは流量検出信号を出
力すると共に、反転回路４３からは負の流量検出信号を
選択回路４４に出力する。

【００７６】一方、ブリッジ回路３７′では、感温抵抗
体５４と固定抵抗３８の抵抗値を比較することによって
吸入空気の流れる方向が順方向であるか逆方向であるか
を判別し、比較回路４１を介してこの信号を選択回路４
４に出力する。これにより、選択回路４４では、ブリッ
ジ回路３７′（比較回路４１）からの流れ方向検出信号
に基づいて、正または負の流量検出信号を選択し、出力
信号Ｖout としてコントロールユニットに出力する。こ
の結果、該コントロールユニットでは、このように流れ
方向も検出された吸入空気量に基づいて正確な空燃比制
御を行う。

【００７７】また、本実施例においては、単一な絶縁基
板５１上に発熱抵抗体５３、感温抵抗体５４および温度
補償抵抗体５５を着膜形成しているから、第１の実施例
よりも部品点数を削減することができる。

【００７８】さらに、温度補償抵抗体５５を着膜形成す
る副基板部５１Ｂと、発熱抵抗体５３と感温抵抗体５４
を着膜形成する主基板部５１Ａとの間にスリット５２を
形成することにより、例えば発熱抵抗体５３の熱が温度
補償抵抗体５５に影響するのを防止でき、該温度補償抵
抗体５５を正常に作動させることができる。

【００７９】なお、前記各実施例では、感温抵抗体３１
（５４）を発熱抵抗体３０（５３）の下流側に位置して
形成したが、本発明はこれに限らず、感温抵抗体３１
（５４）を発熱抵抗体３０（５３）の上流側に位置させ
て形成してもよい。

【００８０】また、前記各実施例では、感温抵抗体３１
（５４）を発熱させるものとして述べたが、本発明はこ
れに限らず、感温抵抗体３１（５４）には電圧印加せず
発熱抵抗体３０（５３）の発熱により加熱される絶縁基
板２９（５１）の熱を利用して感温抵抗体３１（５４）
を発熱させるようにしてもよい。

【００８１】さらに、前記各実施例では、流量計本体２
２の巻線部２４に巻回した基準抵抗２３を吸気管２内に
突出させて設けるものとして述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば吸気管２の外側に設ける回路ケーシング
２７内に基準抵抗２３を流量調整抵抗３５等と共に配設
する構成としてもよい。

【００８２】さらにまた、前記各実施例では、流量検出
信号を出力するブリッジ回路３３（３３′）を、発熱抵
抗体３０（５３）、温度補償抵抗３４（温度補償抵抗体
５５）、基準抵抗２３および流量調整抵抗３５から形成
したが、本発明はこれに限らず、温度補償抵抗３４（温
度補償抵抗体５５）、流量調整抵抗３５として固定抵抗
を用いてブリッジ回路３３（３３′）を形成してもよ
い。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明で
は、絶縁基板上に、吸入空気の流れ方向に離間して感温
抵抗体を設け、該感温抵抗体を常時発熱させ、空気の流
れ方向で冷却することにより、空気の流れ方向に対して
発熱抵抗体よりも感温抵抗体が下流側となったときには
該感温抵抗体は発熱抵抗体からの熱影響を受けて空気流
により直接冷やされることなく、抵抗値が大きく減少す
ることはない。一方、空気の流れに対して感温抵抗体が
発熱抵抗体よりも上流側となったときには該感温抵抗体
は空気流によって直接冷やされ抵抗値は大きく減少し、
この抵抗値の変化に基づいて空気の流れを正確に検出す
ることができる。

【００８４】請求項２の発明では、前記感温抵抗体を発
熱させることにより、該感温抵抗体では空気流による直
接冷却と、発熱抵抗体を介した空気流による冷却とを区
別して、空気の流れ方向をより正確に検出することがで
きる。

【００８５】請求項３の発明では、絶縁基板に形成され
た発熱抵抗体と感温抵抗体とは基端側から先端側に向け
て伸びるようにしたから、空気流に対する接触面積を大
きくでき、抵抗値の変化を大きくすることができ、検出
感度を向上できる。また、絶縁基板の表面スペースを有
効に利用して発熱抵抗体および感温抵抗体をコンパクト
に形成できる。

【００８６】請求項４の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、感温抵抗体および温度補償抵抗を形成で
き、部品点数を削減することができる。また、温度補償
抵抗を形成する副基板部と、前記発熱抵抗体と感温抵抗
体を形成する主基板部との間にスリットを形成すること
により、例えば発熱抵抗体の熱が温度補償抵抗に影響す
るのを防止でき、検出感度を向上できる。

【００８７】請求項５の発明では、流れ方向検出手段を
感温抵抗体に固定抵抗を並列に接続して構成し、感温抵
抗体と固定抵抗の抵抗値を比較することで流れ方向を判
別するようにしたから、感温抵抗体が固定抵抗の抵抗値
よりも大きいときには、例えば順方向の空気流と判定で
き、小さくなったときには逆方向の空気流であると判定
できる。

【００８８】さらに、請求項６の発明では、発熱抵抗体
を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路中の発
熱抵抗体の抵抗値変化を流量検出信号として取出すと共
に、前記感温抵抗体と固定抵抗の抵抗値を比較すること
により空気の流れ方向を検出し、該吸入空気の流れ方向
が順方向のときには前記流量検出信号をそのまま正の電
圧信号として出力でき、逆方向のときには反転させて負
の電圧信号として出力することができる。そして、吸入
空気の方向と流量を検出して空燃比等の制御を正確に行
わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による熱式空気流量検出装置を吸
気管に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図２】絶縁基板上に形成された発熱抵抗体および感温
抵抗体を示す平面図である。

【図３】第１の実施例による熱式空気流量検出装置の回
路構成を示す回路図である。

【図４】流速に対する感温抵抗体の抵抗値変化を示す特
性線図である。

【図５】吸入空気の流速と流れ方向検出信号との関係を
示す特性線図である。

【図６】第２の実施例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体、感温抵抗体、補助ヒータおよび温度補償抵抗
を示す平面図である。

【図７】第２の実施例による熱式空気流量検出装置の回
路構成を示す回路図である。

【図８】従来技術による熱式空気流量検出装置を吸気管
に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図９】従来技術による流量計本体および発熱抵抗等を
示す斜視図である。

【符号の説明】

２１ 熱式空気流量検出装置 ２２ 流量計本体 ２３ 基準抵抗 ２９，５１ 絶縁基板 ３０，５３ 発熱抵抗体 ３１，５４ 感温抵抗体 ３３，３３′ ブリッジ回路 ３４ 温度補償抵抗 ３５ 流量調整抵抗 ３６ 差動増幅回路 ３７，３７′ ブリッジ回路（流れ方向検出手段） ４１ 比較回路 ４３ 反転回路 ４４ 選択回路（流量信号出力手段） ５１Ａ 主基板部 ５１Ｂ 副基板部 ５５ 温度補償抵抗体（温度補償抵抗）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端側が吸気管に取付けられた流量計本
   体と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けら
   れ、前記吸気管内を流れる空気によって冷却される発熱
   抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置において、前
   記発熱抵抗は、前記流量計本体に取付けられた絶縁基板
   上に形成され、該絶縁基板の少なくとも長さ方向に膜状
   に延びた発熱抵抗体によって構成し、かつ前記絶縁基板
   上には、該発熱抵抗体から前記空気の流れ方向に離間し
   て形成され、前記空気の流れ方向に応じて抵抗値が変化
   する感温抵抗体を設けたことを特徴とする熱式空気流量
   検出装置。
2. 【請求項２】 前記該感温抵抗体は、外部からの電圧印
   加により発熱させる構成としてなる請求項１記載の熱式
   空気流量検出装置。
3. 【請求項３】 前記発熱抵抗体は前記絶縁基板の基端側
   から先端側に延びるように形成し、前記感温抵抗体は、
   前記空気の流れ方向に対し該発熱抵抗体よりも下流側ま
   たは上流側に位置して前記絶縁基板の基端側から先端側
   に延びるように形成してなる請求項１または２記載の熱
   式空気流量検出装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁基板は、基端側が前記流量計本
   体に取付けられる固定端となり先端側が自由端となった
   主基板部と副基板部とから構成し、該副基板部と主基板
   部との間には先端側から基端側に向けて延びるスリット
   を形成すると共に、前記副基板部には前記温度補償抵抗
   を形成し、前記主基板部には、基端側から先端側に延び
   る発熱抵抗体と、該発熱抵抗体から空気の流れ方向に対
   し下流側または上流側に離間して基端側から先端側に延
   びる感温抵抗体とを形成してなる請求項１または２記載
   の熱式空気流量検出装置。
5. 【請求項５】 前記感温抵抗体は、前記流量計本体に設
   ける固定抵抗と並列に接続することにより流れ方向検出
   手段を構成し、該流れ方向検出手段は、前記感温抵抗体
   の抵抗値が固定抵抗よりも減少するか否かで、空気の流
   れ方向に対応した流れ方向検出信号を出力する構成とし
   てなる請求項１，２，３または４記載の熱式空気流量検
   出装置。
6. 【請求項６】 前記発熱抵抗体を含んでブリッジ回路を
   形成し、該ブリッジ回路を形成する前記発熱抵抗体の抵
   抗値の変化を流量検出信号として取出すと共に、前記流
   れ方向検出手段によって検出された流れ方向検出信号に
   基づいて、前記空気の流れ方向が順方向のときには前記
   流量検出信号をそのまま出力し、逆方向のときには反転
   させて出力する流量信号出力手段を備えてなる請求項５
   記載の熱式空気流量検出装置。