JPS60236029A - 直熱型空気流量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は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し、特に、模式抵抗を有する直熱
型空気流量セン→ノ′に関する。

従来技術 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
フローメータとも言う）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空気流量センサが実用化されてい
（２） さらに、温度依存抵抗を有する空気流量センナとしては
、空気重量を直接検出する傍熱型（マスフロー型）と、
空気容量を検出する直熱型（ボリュームフロー型）とが
ある。傍熱型の空気流量センサにおいては、空気流の温
度を検知するための温度依存抵抗の上流に発熱抵抗を設
け、温度依存抵抗の温度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
電圧により空気重量を検出するものである（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においては、空気流
の温度を検知するための温度依存抵抗を発熱抵抗として
も作用させ、この温度依存抵抗の温度が一定になるよう
に温度依存抵抗の電流値をフィードバンク制御し、温度
依存抵抗に印加される電圧により空気容量を検出するも
のである。

もちろん、この直熱型を用いた内燃機関においては、吸
入空気自体の温度を検出するための温度補償用温度依存
抵抗は別個に設ける必要がある。

（３） 本発明は上記直熱型の空気流量センサであって、温度依
存抵抗を腹式抵抗にて構成したものに適用される。

従来の直熱型空気流量センサにおける腹式抵抗のパター
ンは均一的に形成されている。この結果、腹式抵抗の全
体において熱が均一的に発生ずる。

しかしながら、模式抵抗の表面における境界層は下流側
になるほど大きくなり、従って、腹式抵抗の熱伝達率は
下流側になるほど悪くなるので、温度分布のピークは下
流側に片寄り、従って、腹式砥ｆｊｃ内での温度分布は
不均一となる。しかも、この不均一は空気流の状態、空
気流量等によっても変化する。この結果、空気流量セン
サの応答性（速度）が低下するという問題点があった。

なお、上述のごとく定温度フィードバック制御による応
答性は腹式抵抗内の温度分布が平衡状態に到達する時間
に依存するので、膜式抵坑内での温度分布は均一である
ほど応答性が高いというごとになる。

発明の目的 （４） 本発明の目的は、上述の従来形における問題点に鑑み、
応答速度の高い腹式抵抗を有する直熱型空気流量センサ
を提供するごとにある。

発明の構成 上述の目的を達成するために本発明によれば、腹式抵抗
パターンのうち、上流側部分の単位面積当りの抵抗値を
下流側部分の単位面積当りの抵抗値より大きくしである
。これにより、上流側での発熱量を下流側での発熱量よ
り大きくして膜式抵坑内での温度分布を均一にならしめ
ている。

実施例 以下、図面により従来形と比較して本発明の詳細な説明
する。

第２図は従来の腹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３図、第４
図は第２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２図〜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内に計測管（ダクト）５が設けら（５） れ、その内部に気流量を計測するための発熱ヒータ兼用
温度依存抵抗（腹式抵抗）６が設けられている。温度依
存抵抗６はステイアに固定され、ステイアの外側に設け
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９に接続されてい
る。

センサ回路９は外気温度に対して腹式抵抗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ハック制御
し、そのセンサ出力■。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ュータによって構
成され、燃料噴射弁８の制御等を行うものである。

センサ回路９は、第５図に示すごとく、温度依存抵抗６
．８とブリッジ回路を構成する抵抗９１゜９２、比較器
９３、比較器９３の出力によって制御されるトランジス
タ９４、電圧バッファ９５により構成される。つまり、
空気流量が増加して温度依存抵抗６　（この場合、サー
ミスタ）の温度が低下し、この結果、温度依存抵抗６の
抵抗値が下降してＶ、＜Ｖ、となると、比較器９３の出
力によ（６） ってトランジスタ９４の導電率が増加する。従って、温
度依存抵抗６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ｔ圧バッファ９５の出力電
圧■。は上昇する。逆に、空気流量が減少して温度依存
抵抗６の温度が−Ｆ界すると、温度依存抵抗６の発熱量
が減少し、同時に、電圧バッファ９５の出力電圧■。は
低下する。このようにして、温度依存抵抗６の温度は一
定になるようにフィードバック制御され、出力電圧■。

は空気流量を示すことになる。

第６図（Ａ）は第２図の温度依存抵抗６の一例を示し、
第６図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図、第６図（Ｃ）はそ
のＣ−Ｃ線断面図、第６図（Ｄ）その部分斜視図である
。６１は温度依存抵抗パターンであって、その両側は耐
熱性樹脂６２によってサンドウィンチされている。温度
依存抵抗パターン６１の中央部分がヒータ兼センス部で
ある。

温度依存抵抗６】の両端には、第６図（Ｂ）に示すよう
に、固定用の太い部分６３が形成されている。この部分
６３はポリイミドによって形成され（７） たり、四角の棒状の物体を接着剤にて接着することによ
り形成される。ピン（電極支持棒）６４は、第６図（Ｄ
）に示すように、半割状になっている。

つまり、ピン６４は割箸状になっている。すなわち、ピ
ン６４の割箸状の部分で抵抗パターン６１をはさみ、そ
の先端をクリップ６５によって固定する。従って、電極
としてのピン６４は抵抗パターン６１をその太い部分６
３によって支持すると共に、抵抗パターン６１の電極取
り付は部分６１ａに確実に接触することになる。しかも
、ピン６４はばね性であるので、抵抗パターン６１は引
張状態に保持される。

第６図（Ａ）に示す温度依存抵抗パターン６１のヒータ
兼センス部は空気流に沿って均一に形成されている。従
って、抵抗パターン６１は空気流に沿って均一に発熱す
ることになる。しかしながら、抵抗パターン６１上の境
界層は上流側から下流側に向かって大きくなり、従って
、抵抗パターン６１の熱伝達率αは第７図に示すように
上流側から下流側に向って小さくなる。なお、Ｘは樹脂
（８） ６２の前縁からの距離を示す。この結果、温度ｔの分布
は不均一となり、そのピーク値は下流側となる。

本発明は、」二連の温度分布の不均一を改善するために
、発熱分布を上流側で大きく、下流側で小さくしている
。

第１図（Ａ）図は本発明に係る模式抵抗の第１の実施例
を示す正面図である。第１図（Ａ）においては、温度依
存抵抗パターン６１の中央部（ヒータ兼センス部）にお
いて、上流側のパターン密度を下流側のパターン密度よ
り大きくしである。

これにより、単位面積当りの抵抗値は上流側で大きく、
下流側で小さくなり、従って、発熱量は上流側で大きく
、下流側で小さくなり、抵抗パターン６１内での温度分
布は従来形に比べて均一となる。

第１図（Ｂ）は本発明に係る模式抵抗の第２の実施例を
示す正面図である。第１図（Ｂ）においては温度依存抵
抗パターン６１の中央部において、上流側のパターン線
幅を下流側のパターン線幅よ（９） り小さくしである。これにより、１ｉ（ｉ’７面積当り
の抵抗イ１１Ｉはやはり上流側で大きく、Ｆ　？Ａｔ側
で小さくなり、従って発熱￥は上流側で大きく、ｌ・−
流側で小さくなり、抵（ｊ［パターン６１内での温度分
布は従来形に比べて均一　となる。

第１はＩ（Ｃ）は本発明に係る模式抵抗の第３の実施例
を示す正面図である。第１図（Ｃ）においては、温度依
存抵抗パターン６１の中央部において、上流側のパター
ン密度を下流側のパターン密度より大きくすると共に、
上流側のパターン線幅を下流側のパターン線幅より小さ
くしである。つまり、第１の実施例と第２の実施例を組
合わせたものである。このようにすると、第３の実施例
においては、抵抗パターン６１が全体として密となり、
コーティングしである保護膜（第６図（Ｂ）　、　（Ｃ
）の６２に相当）の熱容量（ヒートマス）が相対的に小
さくなり、微視的にみれば抵抗パターン６１の中央部の
保護膜の平衡温度に到達する時間は短縮され、従って、
応答性が向上する。

なお、図示せぬが、）■（抗パターン６１の厚さを（１
０） −に流側で小さく、下流側で大きくしても、単位面積当
りの抵抗値は上流側で大きく、下流側で小さくなり、従
って、上述の実施例と同様の効果が期待できる。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、膜的抵坑内での温度
分布を従来形に比較して均一化でき、従って、温度分布
が平衡状態に到達する時間を短縮できるので応答性が向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は本発明に係る
腹式抵抗の実施例を示す正面図、第２図は従来の腹式抵
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３図、第４図は第２図の温度依存
抵抗６の拡大平面図および断面図、第５図は第２図のセ
ンス回路の回路図、第６図（Ａ）は従来の腹式抵抗を示
す正面図、第６図（Ｂ）　、　（Ｃ）は、それぞれ第６
図（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図およびＣ−Ｃ線断面図、第６
図（Ｄ）は第６図（Ａ）の部分斜視図、第７図は第６図
（Ａ）の腹式抵抗（１１） の特性図である。 １・・・内燃機関、　２・・・吸気通路、５・５・計測
管（ダクト）、 ６・・・温度依存抵抗（腹式抵抗）、 ９・・・センス回路、　１０・・・制御回路、６１・・
・温度依存抵抗パターン。 特許出願人 株式会社　日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士西舘和之 弁理士平岩賢三 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 （１２） ｅｉｌａ　６１ａ　６１ａ 第２図 第１頁の続き ＠発明者　全厚　賢治　西尾重下゛ 研究所内 ０発　明　者　服　部　正　西尾重下［研究所内 月角町岩谷１４番地　株式会社日本自動車部品総合口角
町岩谷１４番地　株式会社日本自動車部品総合手続補正
書（自発） 昭和６０年　２月ノ）−日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第９１８０５号 ２、発明の名称 直熱型空気流量センサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　（４Ｓ９）株式会社　日本自動車部品総合研究
ｎ１４、代理人 （外　４　名） ５、補正の対象 （１）明細書の「特許請求の範囲」の欄（２）明細書の
「発明の詳細な説明」の欄６、補正の内容 （１）別紙の通り。 （２）Ａ）　明細書第６頁第１５行目 「一定」の前に［外気温度すなわち吸入空気の温度に対
して」を挿入する。 Ｂ）明細書第３頁第１８行目 「もちろん」を［従って」と補正する。 ０）明細書第６頁第１６行目 「９」を「１１」と補正する。 Ｚ　添付書類の目録 補正特許請求の範囲　１通 ２、特許請求の範囲 １　吸気通路内に発熱手段として且つ温度検知手段とし
て作用する模式抵抗パターンを設け、該一定になるよう
に該模式抵抗パターンの発熱量をフィードバック制御し
、該模式抵抗パターンに印７ＪＴＩされる電圧により前
記吸気通路内の空気流量を検出するようにした直熱型空
気流量センサにおいて、前記模式抵抗パターンのうち、
上流側部分の単位面積当りの抵抗値を下流側部分の単位
面積当りの抵抗値より大きくしたことを特徴とする直熱
型空気流量センサ。 ２、前記模式抵抗パターンのうち、前記上流側のパター
ン密度を前記下流側のパターン密度より大にした特許請
求範囲第１項に記載の直熱型空気流駈センサ。 ３、前記模式抵抗パターンのうち、前記上流側のパター
ン線幅を前記下流側のパターン線幅より小にした特許請
求の範囲第１項に記載の直熱型空気り、ｉ）Ｌセンサ。 ４、前記模式抵抗パターンのうち、前記上流側のパター
ン厚さを前記下流側のパターン厚さより小にした特許請
求の範囲第１項に記載の直熱型空気流量センサ。 手続補正書（自発） 昭和６０年４月７１日 特許庁長官　志　賀　学殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第９１８０５号 ２、発明の名称 直熱型空気流量センサ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　＋　４６９　）株式会社　日本自動車部品総合
研究所４、代理人 （外　４　名） ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６　補正の内容 明細書第３＠第２行目から第２０行目 「さらに、・・・・・・設ける必要がある。」を次のご
とく補正する。 「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＠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工って加熱された空気流の＠夏
を検出する。これに工り、下流側の温度依存抵抗と上流
側の＠度依存抵抗との＠度差が一足になる工うに発熱抵
抗の１を流値をフィードパ・ツク制御し、発熱抵抗に印
加される電圧により空気ｉｔ（質量）を検出するもので
ある。なお、上流側の（２） 外気＠度補償用温度依存抵抗を削除し、下流側の温度依
存抵抗の温度が一足になる工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。イ参照：特
公昭５４−９６６２号公報）０他方、傍熱型に比べて応
答速厩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＠度依存抵抗を備えている。この場合
、傍熱型と＋＝１様に、上流側の＠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。これにニジ、発熱抵抗
とその上流側のＩＫＭ依存抵抗とのｍ度差が一足になる
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ニジ空気流量（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ｉＭ＆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。Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気通路内に発熱手段として且つ温度検知手段とし
   て作用する腹式抵抗パターンを設け、該腹式抵抗パター
   ンの温度が一定になるように該腹式抵抗パターンの発熱
   量をフィードバック制御し、該腹式抵抗パターンに印加
   される電圧により前記吸気通路内の空気流量を検出する
   ようにした直熱型空気流量センサにおいて、前記腹式抵
   抗パターンのうち、上流側部分の単位面積当りの抵抗値
   を下流側部分の単位面積当りの抵抗値より大きくしたこ
   とを特徴とする直熱型空気流量センサ。 ２、前記腹式抵抗パターンのうち、前記上流側のパター
   ン密度を前記下流側のパターン密度より大にした特許請
   求範囲第１項に記載の直熱型空気流量センサ。 ３、前記腹式抵抗パターンのうち、前記上流側のパター
   ン線幅を前記下流側のパターン線幅より（１） 小にした特許請求の範囲第１項に記載の直熱型空気流量
   センサ。 ４、前記腹式抵抗パターンのうら、前記に流側のパター
   ン厚さを前記下流側のパターン厚さより小にした特許請
   求の範囲第１項に記載の直熱型空気流量センサ。