JPH07333025A - 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
流れ方向と流量を検出し、特に流量零付近の変動を防止
し、検出感度を向上させる。 【構成】 発熱抵抗体３０、温度補償抵抗３５、流量調
整抵抗３６，基準抵抗２３からブリッジ回路３４を構成
し、吸入空気の流量によって発熱抵抗体３０が冷却され
たときの抵抗値の変化を第１の流量検出電圧Ｖ1 として
乗算回路４４に出力する。一方、発熱抵抗体３０の前，
後に第１，第２の感温抵抗体３１，３２を設け、基準抵
抗４０，４１とによってブリッジ回路３９を構成し、吸
入空気の流量によって抵抗体３１，３２の抵抗値変化を
差動増幅回路４２からの第２の流量検出電圧Ｖ2 として
乗算回路４４に出力する。そして、乗算回路４４で電圧
Ｖ1，Ｖ2 を乗算することにより、流量に対して線形な
出力電圧Ｖ0 を得る。

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９ないし図１１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１０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１０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９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１
１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９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１１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１１に示す時間ｔ1 ，
ｔ2 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
に向上できると共に、検出信号を流量に対して線形にし
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】上記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吸入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、前記発熱抵抗および一の基準抵抗を含んでブリッジ
回路を形成し、該ブリッジ回路を形成する前記発熱抵抗
の抵抗値の変化を第１の流量検出信号として出力する第
１の流量検出手段と、前記発熱抵抗の前，後に離間し設
けられ、前記吸入空気の流れ方向に対して抵抗値が変化
する第１，第２の感温抵抗と、該第１，第２の感温抵抗
を含んでブリッジ回路を形成し、該第１，第２の感温抵
抗の抵抗値変化による該ブリッジ回路の平衡の崩れを流
れ方向をもった第２の流量検出信号として出力する第２
の流量検出手段と、該第２の流量検出手段からの第２の
流量検出信号と前記第１の流量検出手段からの第１の流
量検出信号とを乗算することにより吸入空気流量を演算
する吸入空気流量演算手段とを設けたことにある。

【００２１】また、請求項２の発明では、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着膜形
成され、かつ該絶縁基板の少なくとも長さ方向に膜状に
延びる発熱抵抗体として構成し、前記第１，第２の感温
抵抗は、前記絶縁基板上の吸入空気の流れ方向に対し該
発熱抵抗体の前，後にそれぞれ離間して着膜形成された
第１，第２の感温抵抗体として構成したことにある。

【００２２】

【作用】上記構成により、請求項１の発明では、第１の
流量検出手段は、発熱抵抗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の抵抗値変化を第１の
流量検出信号として出力し、第２の流量検出手段は、前
記第１，第２の感温抵抗を含んでブリッジ回路を形成
し、該ブリッジ回路の平衡が第１，第２の感温抵抗の抵
抗値変化で崩れることにより吸入空気流量に対する流れ
方向をもった第２の流量検出信号を出力する。また、吸
入空気の流量によって、発熱抵抗と第１の感温抵抗また
は第２の感温抵抗の冷却量が決まり、この冷却量は流量
の１／２乗に比例する。さらに、第１の流量検出手段と
第２の流量検出手段から出力される各信号も流量の１／
２乗に比例しているから、吸入空気流量演算手段で各信
号を乗算することによって吸入空気流量に対して線形的
な検出信号を出力することができる。

【００２３】また、請求項２の発明では、吸入空気の流
れ方向に対し、発熱抵抗体の前，後に離間して絶縁基板
上に形成した第１，第２の感温抵抗体が、前記吸入空気
の流れ方向に応じてそれぞれ抵抗値が変化するから、第
１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値が小さ
いときには、例えば空気の流れ方向を順方向として検出
でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体よりも抵抗
値が小さいときには、空気の流れを逆方向として検出で
きる。さらに、単一の絶縁基板上に発熱抵抗体、第１，
第２の感温抵抗体を着膜形成しているから、部品点数を
削減することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図８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。

【００２５】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
有する一の基準抵抗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２
６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。

【００２６】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
けられるためのスロット（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３０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。

【００２７】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３６および
差動増幅回路３７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。

【００２８】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。

【００２９】３０は絶縁基板２９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白金膜
を着膜させることにより、抵抗値ＲH を有するように形
成されている。また、該発熱抵抗体３０は図２に示す如
く、絶縁基板２９の長さ方向中間部に位置して幅方向に
延びた中間抵抗部３０Ａと、該中間抵抗部３０Ａの両端
側から長さ方向に互いに逆向きに延びた第１，第２の延
長抵抗部３０Ｂ，３０Ｃとから構成されている。

【００３０】ここで、前記発熱抵抗体３０は中間抵抗部
３０Ａおよび延長抵抗部３０Ｂ，３０Ｃは全体としてク
ランク形状をなすことによって、絶縁基板２９上に発熱
抵抗体３０と第１，第２の感温抵抗体３１，３２をコン
パクトに形成すると共に、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。

【００３１】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４３によって電流値が制御され、
温度を一定温度（例えば約２４０℃）に保つように加熱
されている。

【００３２】３１，３２は絶縁基板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た第１，第２の感温
抵抗体を示し、該第１の感温抵抗体３１は上流側に位置
して抵抗値ＲT1を有するように着膜形成され、第２の感
温抵抗体３２は下流側に位置して抵抗値ＲT2を有するよ
うに着膜形成されている。

【００３３】ここで、前記第１の感温抵抗体３１は、前
記発熱抵抗体３０の中間抵抗部３０Ａと第１の延長抵抗
部３０Ｂとの間に位置し、該延長抵抗部３０Ｂと平行に
延びるように長方形状に形成されている。また、第２の
感温抵抗体３２は、中間抵抗部３０Ａと第２の延長抵抗
部３０Ｃとの間に位置し、該延長抵抗部３０Ｃと平行に
延びるように長方形状に形成されている。そして、感温
抵抗体３１，３２は絶縁基板２９上で実質的に均一な面
積をもって形成され、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３１，３２
は、流れる空気によって効果的に冷却され、抵抗値の減
少として空気の流れ方向を感度良く検出することができ
る。

【００３４】さらに、前記第１の感温抵抗体３１は吸入
空気の順方向の流れ（矢示Ａ方向）に対して上流側に位
置し、第２の感温抵抗体３２は下流側に位置し、かつ感
温抵抗体３１，３２の間には発熱抵抗体３０が位置して
いる。これにより、吸入空気が順方向の矢示Ａ方向の流
れの場合には、第１の感温抵抗体３１が冷やされ、第２
の感温抵抗体３２が発熱抵抗体３０からの熱を受けるこ
とによって、第１の感温抵抗体３１の抵抗値ＲT1は小さ
くなり、第２の感温抵抗体３２の抵抗値ＲT2は実質的に
変化しない。

【００３５】一方、吸気管２内を流れる吸入空気の流れ
が逆方向の矢示Ｂ方向となった場合には、第２の感温抵
抗体３２が冷やされ、第１の感温抵抗体３１が発熱抵抗
体３０からの熱を受けることによって、第２の感温抵抗
体３２の抵抗値ＲT2は小さくなり、第１の感温抵抗体３
１の抵抗値ＲT1は実質的に変化しない。この結果、第１
の感温抵抗体３１の抵抗値ＲT1と第２の感温抵抗体３２
の抵抗値ＲT2とを比較することにより、吸入空気の流れ
方向が順方向であるか、逆方向であるかを判別するよう
になっている。

【００３６】３３，３３，…は絶縁基板２９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
３３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
３３を介して絶縁基板２９上に形成された発熱抵抗体３
０、第１，第２の感温抵抗体３１，３２等を回路ケーシ
ング２７内に設けられた各電子部品と接続し、図３に示
す流量検出用の処理回路を構成している。

【００３７】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。

【００３８】図３において、３４は後述する差動増幅回
路３７と共に第１の流量検出手段を構成する一方のブリ
ッジ回路を示し、該ブリッジ回路３４は、発熱抵抗体３
０、温度補償抵抗３５、一の基準抵抗２３および抵抗値
Ｒ2 を有する流量調整抵抗３６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３５との接続点ａは
後述する電流制御用トランジスタ４３のエミッタ側に接
続され、基準抵抗２３と流量調整抵抗３６との接続点ｂ
はアースに接続されている。

【００３９】また、前記ブリッジ回路３４は、発熱抵抗
体３０と基準抵抗２３、温度補償抵抗３５と流量調整抵
抗３６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３７の入力端子に接続され、また接続
点ｃは後述する増幅回路３８を介して乗算回路４４に接
続されている。そして、差動増幅回路３７から出力され
る信号は、ブリッジ回路３４の印加電流を制御する電流
制御用トランジスタ４３の電流制御電圧となる。一方、
ブリッジ回路３４の接続点ｃからの出力は、基準抵抗２
３の両端電圧となり増幅回路３８を介して出力される電
圧は発熱抵抗体３０が流量によって冷却される度合いを
示す第１の流量検出信号としての第１の流量検出電圧Ｖ
1 となる。

【００４０】ここで、前記温度補償抵抗３５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３５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。

【００４１】このように構成されるブリッジ回路３４で
は、該ブリッジ回路３４が平衡状態にあるときには、差
動増幅回路３７からの電流制御電圧は零となると共に、
接続点ｃからは平衡状態にあるときの基準抵抗２３の両
端電圧が増幅回路３８を介して乗算回路４４に出力され
る。一方、ブリッジ回路３４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３７からは電流制御用トランジスタ
４３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４３はブリッジ回路３４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３４を平衡状態に戻す。こ
のとき、ブリッジ回路３４の接続点ｃから出力される増
加した電流値は、基準抵抗２３の両端電圧として検出さ
れ、この電圧を増幅回路３８で増幅し、第１の流量検出
電圧Ｖ1 として乗算回路４４に出力する。

【００４２】ここで、図４に吸入空気の流量Ｑと流量検
出信号としての第１の流量検出電圧Ｖ1 との関係を示す
に、第１の流量検出電圧Ｖ1 の変化は流量Ｑにより発熱
抵抗体３０が冷却されたときに、元の温度（例えば２４
０℃）に戻すのに必要な増加した電流値を基準抵抗２３
の両端電圧として検出したものである。そして、吸入空
気の流れの方向がＡ方向（順方向）のときには、前記増
幅回路３８からは流量Ｑに対応した正の第１の流量検出
電圧Ｖ1 を出力し、空気の流れ方向がＡ方向からＢ方向
（逆方向）に変わったときにおいても、第１の流量検出
電圧Ｖ1 は発熱抵抗体３０の冷却による抵抗値変化を検
出しているだけであるから、増幅回路３８からは流量Ｑ
に対応した正の第１の流量検出電圧Ｖ1 を出力する。そ
して、第１の流量検出電圧Ｖ1 は流量Ｑに対して１／２
次関数となっている。

【００４３】次に、３９は後述する差動増幅回路４２と
共に第２の流量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３９は、第１，第２の感温抵抗
体３１，３２と他の基準抵抗４０，４１からなり、それ
ぞれ対応する辺の抵抗値が等しくなるブリッジとして構
成され、第１，第２の感温抵抗体３１，３２の接続点ｅ
はサブ電源ＶS （例えば、３Ｖ）に接続され、基準抵抗
４０，４１の接続点ｆはアースに接続されている。

【００４４】また、前記ブリッジ回路３９は、第１の感
温抵抗体３１と基準抵抗４０、第２の感温抵抗体３２と
基準抵抗４１はそれぞれ直列接続され、それぞれの接続
点ｇ，ｈは差動増幅回路４２の入力端子に接続され、該
差動増幅回路４２は乗算回路４４に接続されている。こ
のため、当該ブリッジ回路３９が平衡状態にあるときに
は、吸入空気の流量Ｑが零のときには感温抵抗体３１，
３２の抵抗値には差がないから、差動増幅回路４２を介
して出力される第２の流量検出信号としての第２の流量
検出電圧Ｖ2 は零となる。また、ブリッジ回路３９の平
衡が崩れたとき、即ち空気流によってどちらか一方の感
温抵抗体３１，３２の抵抗値が変化した場合には、ブリ
ッジ回路３９の接続点ｇ−ｈからは抵抗値の差（ＲT1−
ＲT2）が電圧として差動増幅回路４２に入力され、この
抵抗値の差は吸入空気の流量Ｑに対して変化する流れ方
向をもった第２の流量検出電圧Ｖ2 として差動増幅回路
４２から乗算回路４４に出力される。

【００４５】なお、前述したブリッジ回路３９を構成す
る第１の感温抵抗体３１と第２の感温抵抗体３２は、そ
れぞれ吸入空気の流量に対して前記発熱抵抗体３０と同
様に流量Ｑの１／２乗に比例して変化する。しかし、差
動増幅回路４２では抵抗値の差を検出するようにしてい
るから、該差動増幅回路４２からは流量ＱがＡ方向（正
方向）のときには正となる第２の流量検出電圧Ｖ2 が、
Ｂ方向（逆方向）のときには負となる第２の流量検出電
圧Ｖ2 が得られるようになっている。

【００４６】ここで、図５に吸入空気の流量Ｑと第２の
流量検出信号としての第２の流量検出電圧Ｖ2 との関係
を示すに、吸入空気の流れの方向がＡ方向（順方向）の
ときには、前記差動増幅回路４２からは流量Ｑに対応し
た正となる第２の流量検出電圧Ｖ2 を出力し、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、差動増幅回路４２からは流量Ｑに対応した負となる
第２の流量検出電圧Ｖ2 を出力する。そして、第２の流
量検出電圧Ｖ2 は流量Ｑに対して１／２乗の関係となっ
ている。

【００４７】４３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４３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３７
の出力側に接続され、エミッタ側が前記ブリッジ回路３
４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４３は、前記差動増幅回路３７からの電流
制御電圧でベース電流を変化させ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４３はブリ
ッジ回路３４に印加される電流値を制御し、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。

【００４８】４４は吸入空気流量演算手段を構成する乗
算回路を示し、該乗算回路４４はブリッジ回路３４から
増幅回路３８を介して出力される第１の流量検出電圧Ｖ
1 とブリッジ回路３９から差動増幅回路４２を介して出
力される第２の流量検出電圧Ｖ2 とを乗算することによ
り、流れ方向と吸入空気流量の分かる出力信号Ｖ0 を出
力端子４５からコントロールユニット（図示せず）に出
力する。これにより、吸入空気の流れが順方向（矢示Ａ
方向）の場合には正の出力電圧Ｖ0 が出力され、吸入空
気の流れが逆方向（矢示Ｂ方向）の場合には負の出力電
圧Ｖ0 が出力される。さらに、この出力電圧Ｖ0 は流量
Ｑに対して線形な特性で出力されるようになっている。

【００４９】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。

【００５０】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上の上流側に位置
した第１の感温抵抗体３１がこの空気の流れによって冷
やされ、下流側に位置した第２の感温抵抗体３２は発熱
抵抗体３０からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路
３９の平衡は崩れ、差動増幅回路４２からは正の第２の
流量検出電圧Ｖ2 が出力される。

【００５１】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３７と電流制御用
トランジスタ４３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３４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される。この結果、該ブリッジ回路
３４からは増幅回路３８を介して正の第１の流量検出電
圧Ｖ1 が乗算回路４４に向けて出力される。

【００５２】そして、乗算回路４４では、差動増幅回路
４２からの第２の流量検出電圧Ｖ2とブリッジ回路３４
から増幅回路３８を介して出力された正の第１の流量検
出電圧Ｖ1 とを乗算（掛け算）することにより、正の出
力電圧Ｖ0 を出力端子４５からコントロールユニットに
向けて出力する。

【００５３】このように、第１の流量検出電圧Ｖ1 と第
２の流量検出電圧Ｖ2 は、共に吸入空気の流量Ｑに対応
した電圧値となり、その特性は共に流量Ｑに対して１／
２乗の関係となっているから、その乗算結果は図６に示
すように流量Ｑに対して出力電圧Ｖ0 はほぼ線形的な特
性となる。さらに、出力電圧Ｖ0 は流量Ｑに対して線形
となっているから、流量Ｑが零近傍における変動を抑え
ることができ、高精度に吸入空気流量Ｑを検出すること
ができる。

【００５４】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上の下流側に位置した第
２の感温抵抗体３２がこの空気の流れによって冷やさ
れ、上流側に位置した第１の感温抵抗体３１は発熱抵抗
体３０からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路３９
の平衡は崩れ、差動増幅回路４２からは負の第２の流量
検出電圧Ｖ2 が出力される。

【００５５】また、前述したように吸入空気の流れによ
って発熱抵抗体３０は冷却されるから、発熱抵抗体３０
の抵抗値が小さくなり、ブリッジ回路３４からは流量に
対応した電圧が出力され、この電圧が増幅回路３８で増
幅されて正の第１の流量検出電圧Ｖ1 として乗算回路４
４に出力される。そして、該乗算回路４４では、差動増
幅回路４２からの負の第２の流量検出電圧Ｖ2 と第１の
流量検出電圧Ｖ1 とを乗算（掛け算）することにより、
吸入空気量を負の出力電圧Ｖ0 として出力端子４５から
コントロールユニットに向けて出力する。

【００５６】この結果、コントロールユニットでは、こ
の出力電圧Ｖ0 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。

【００５７】かくして、本実施例による熱式空気流量検
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の前，後に位
置して第１，第２の感温抵抗体３１，３２を形成するよ
うにしたから、部品点数の削減を図ると共に、前記第
１，第２の感温抵抗体３１，３２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。

【００５８】また、一方のブリッジ回路３４の発熱抵抗
体３０の流量Ｑによる抵抗値変化を増幅回路３８を介し
て第１の流量検出電圧Ｖ1 として乗算回路４４に出力す
ると共に、他方のブリッジ回路３９の第１，第２の感温
抵抗体３１，３２の流量Ｑによる抵抗値変化を差動増幅
回路４２を介して流れ方向に対して正負となる第２の流
量検出電圧Ｖ2 として乗算回路４４に出力する。そし
て、該乗算回路４４では第１の流量検出電圧Ｖ1 と第２
の流量検出電圧Ｖ2 とを乗算することにより、出力端子
４５からの出力電圧Ｖ0 は、吸入空気の流量Ｑに対して
線形な特性とすることができ、矢示Ａ方向の流れにおい
ては正の出力電圧Ｖ0 とし、矢示Ｂの流れにおいては負
の出力電圧Ｖ0 とすることができる。

【００５９】さらに、増幅回路３８の増幅率を調整する
ことにより、より線形な特性とすることができ、正確な
吸入空気流量の検出を行うことができ、従来技術のよう
に逆流の誤検出を防止することができる。

【００６０】さらにまた、前記第１，第２の感温抵抗体
３１，３２をサブ電源ＶS によって発熱させているか
ら、空気の流れによる冷却作用で感温抵抗体３１，３２
の抵抗値ＲT1，ＲT2を敏感に変化させることができ、空
気の流れ方向の検出を感度良く行うことができる。

【００６１】なお、前記実施例では、温度補償抵抗３５
を検出ホルダ２６の近傍に設けるものとして述べたが、
本発明はこれに限らず、図７の第１の変形例に示すよう
に、絶縁基板２９′に先端側から基端側に向けてスリッ
トＳを形成して第１の基板部２９Ａ′と第２の基板部２
９Ｂ′とに分け、該第１の基板部２９Ａ′には発熱抵抗
体３０、第１，第２の感温抵抗体３１，３２を着膜形成
し、第２の基板部２９Ｂ′には温度補償抵抗３５を膜状
に形成したものである。これにより、１枚の絶縁基板２
９′上に発熱抵抗体３０、第１，第２の感温抵抗体３
１，３２および温度補償抵抗３５を着膜形成でき、部品
点数を大幅に削減することができる。

【００６２】また、前記実施例では、絶縁基板２９に着
膜形成した発熱抵抗体３０と第１，第２の感温抵抗体３
１，３２を図２のように形成したが、本発明はこれに限
らず、図８に示す第２の変形例のように、絶縁基板５１
の先端側から基端側に向けて延びるスリット５２，５３
を形成して、該スリット５２，５３により絶縁基板５１
を第１，第２，第３の基板部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃに
分け、該第１，第２，第３の基板部５１Ａ，５１Ｂ，５
１Ｃにそれぞれ発熱抵抗体５４，第１の感温抵抗体５
５，第２の感温抵抗体５６を着膜形成するようにしても
よい。またこの場合、第１の基板部５１Ａは他の基板部
５１Ｂ，５１Ｃよりも比較的大きな表面積を有すること
が望ましい。さらにこの変形例の場合には、スリット５
２，５３によって抵抗体５４，５５，５６が区切られて
いるから、発熱抵抗体５４の熱が絶縁基板５１を介して
抵抗体５５，５６に影響するのを低減することができ
る。さらにまた、２点鎖線のように温度補償抵抗３５を
一体形成してもよい。

【００６３】さらに、前記実施例では、第１の感温抵抗
体３１を吸入空気の流れ方向に対して上流側に、第２の
感温抵抗体３２を下流側に設けるようにしたが、本発明
はこれに限らず、第１の感温抵抗体３１を下流側に、第
２の感温抵抗体３２を上流側に位置させてもよく、この
場合、差動増幅回路４２からの第２の流量検出信号を反
転させて乗算回路４４に出力すればよい。

【００６４】さらにまた、前記実施例では、流量計本体
２２の巻線部２４に巻回した一の基準抵抗２３を吸気管
２内に突出し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の外周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３６等と共に
配設する構成としてもよい。

【００６５】また、前記実施例では、第１の流量検出手
段を構成するブリッジ回路３４を発熱抵抗体３０、基準
抵抗２３、温度補償抵抗３５および流量調整抵抗３６と
から形成したが、本発明はこれに限らず、温度補償抵抗
３５、流量調整抵抗３６として固定抵抗を用いてブリッ
ジ回路３４を形成してもよい。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明で
は、第１の流量検出手段を、発熱抵抗を含んでブリッジ
回路を形成し、該ブリッジ回路中の発熱抵抗の抵抗値変
化を第１の流量検出信号として出力し、第２の流量検出
手段を、第１，第２の感温抵抗を含むブリッジ回路とし
て形成し、該ブリッジ回路の平衡が第１，第２の感温抵
抗の抵抗値変化で崩れることにより吸入空気の流れ方向
をもった第２の流量検出信号を出力する。また、吸入空
気の流量によって、発熱抵抗と第１の感温抵抗または第
２の感温抵抗の冷却量が決まり、この冷却量は流量の１
／２乗に比例しているから、第１の流量検出手段と第２
の流量検出手段から出力される各信号も流量の１／２乗
に比例している。そして、吸入空気流量演算手段で各信
号の乗算は線形的な特性となり、吸入空気流量に比例し
た出力信号を得ることができ、流入空気の流れ方向およ
び流量を正確に検出することができる。

【００６７】また、請求項２の発明では、吸入空気の流
れ方向に対し、発熱抵抗体の前，後に離間して絶縁基板
上に形成した第１，第２の感温抵抗体が、前記吸入空気
の流れ方向に応じてそれぞれ抵抗値が変化するから、第
１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値が小さ
いときには、例えば空気の流れ方向を順方向として検出
でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体よりも抵抗
値が小さいときには、空気の流れを逆方向として検出で
き、発熱抵抗体および第１，第２の感温抵抗体の抵抗値
を空気流によって敏感に変化させ、流れ方向を正確に検
出することができる。さらに、単一の絶縁基板上に発熱
抵抗体、第１，第２の感温抵抗体を着膜形成しているか
ら、部品点数を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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第
１，第２の感温抵抗体を示す平面図である。

【図３】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】差動増幅回路から出力される第１の流量検出電
圧Ｖ1 の流量Ｑに対する出力特性を示す特性線図であ
る。

【図５】差動増幅回路から出力される第２の流量検出電
圧Ｖ2 の流量Ｑに対する出力特性を示す特性線図であ
る。

【図６】乗算回路から出力される出力電圧Ｖ0 の流量Ｑ
に対する出力特性を示す特性線図である。

【図７】第１の変形例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補償抵抗
を示す平面図である。

【図８】第２の変形例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体および第１，第２の感温抵抗体を示す平面図で
ある。

【図９】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１０】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。

【図１１】吸入空気の流速の変動を示す特性線図であ
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（一の基準抵抗） ２９，２９′，５１ 絶縁基板 ３０，５４ 発熱抵抗体 ３１，５５ 第１の感温抵抗体 ３２，５６ 第２の感温抵抗体 ３４ ブリッジ回路（第１の流量検出手段） ３５ 温度補償抵抗 ３６ 流量調整抵抗 ３７，４２ 差動増幅回路 ３８ 増幅回路 ３９ ブリッジ回路（第２の流量検出手段） ４０，４１ 基準抵抗（他の基準抵抗） ４４ 乗算回路（吸入空気流量演算手段）

Claims (2)

【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吸入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の抵抗値の変化を第
   １の流量検出信号として出力する第１の流量検出手段
   と、前記発熱抵抗の前，後に離間し設けられ、前記吸入
   空気の流れ方向に対して抵抗値が変化する第１，第２の
   感温抵抗と、該第１，第２の感温抵抗を含んでブリッジ
   回路を形成し、該第１，第２の感温抵抗の抵抗値変化に
   よる該ブリッジ回路の平衡の崩れを流れ方向をもった第
   ２の流量検出信号として出力する第２の流量検出手段
   と、該第２の流量検出手段からの第２の流量検出信号と
   前記第１の流量検出手段からの第１の流量検出信号とを
   乗算することにより吸入空気流量を演算する吸入空気流
   量演算手段と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着膜形成され、かつ該絶縁基板の
   少なくとも長さ方向に膜状に延びる発熱抵抗体として構
   成し、前記第１，第２の感温抵抗は、前記絶縁基板上の
   吸入空気の流れ方向に対し該発熱抵抗体の前，後にそれ
   ぞれ離間して着膜形成された第１，第２の感温抵抗体と
   して構成してなる請求項１記載の熱式空気流量検出装
   置。