JPH01185416A - 内燃機関用熱式流量計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、内燃機関の吸入空気ｊｊＬを計測する内燃
機関用熱式流量計に関するものである。

〔従来の技術〕

自動車の内燃機関における吸入空気量を計測するための
空気流量計として、吸入空気流の動圧を可動ベーンで感
受し、この可動ベーンの開き角度に応じた電気信号から
吸入空気量を検出するベーン式が主流であったが、最近
、小を、高応答性の利点を有する熱式流量計が実用化さ
れている。

第５図はたとえば特開昭５６−７０１８号公報に示され
た従来の内燃機関用熱式流量計における熱式流量計発熱
抵抗体と温度補償用抵抗体から成る流量検出部を示す平
面図である。図においてｌは合成樹脂箔から成る薄い基
板で、この基板１は補強材２と材料的に一体に結合され
ている。

補強板２は抵抗１１および１２の範囲に孔３を有する。

この孔３により熱容量が小さくなり応答時間の短い流量
計が得られる。発熱抵抗体１１と温度補償用抵抗体１２
はニッケル箔から成り、公知の箔蒸着とフォトエツチン
グにより形成されている。

発熱抵抗体１１は温度補償用抵抗１２に比べて１／ｌｏ
以下の抵抗値になるように設計されている。

電源供給は接続面５，６を介して行なわれる。４は中間
橋絡部で、発熱抵抗体１１と温度補償用抵抗体１２の熱
的な相互影響を防止する。

第６図に示す流量計の測定ブリッジ回路図で発熱抵抗体
１１．温度補償用抵抗体１２お工び固定抵抗１３〜１５
によりホイストンプリツノが構成されている。ホイスト
ンプリツノの出力は差動増巾器１６に入力され、差動増
巾器１６の出力はパワートランソスタ１７のペースに入
力されている。

／＃ワートランジスタ１７のエミッタはホイストンプリ
ツノの入力端に接続され、コレクタは電源に接続されて
いる。

以上のように構成された流重訂の測定プリツノ回路にお
ける差動増巾器１６とノゼワートランソスタ１７とによ
るフィードバック回路にエリ、発熱抵抗体１１は常に吸
気温エリ一定温度高くなるように構成されている。

このとき、発熱抵抗体に流れる電流は流量の関数となる
ため抵抗１４における電圧降下にエリ吸入空気ｔを検出
するものである・ 一般に、発熱抵抗体１１と温度補償用抵抗体１２を有す
る平版状基板ｌは吸入空気の流れ方向に対し平行になる
ように、また、温度補償用抵抗体１２が上流側になる工
うに配設される。

しかしながら、１一方向流れに対する流量検出信号とほ
ぼ同等な信号が逆方向流れに対しても得られ、従来の熱
式流量計は逆流検知手段を有していない。

４気筒二ンソンの場合、低回転出力ゾーンにおいては、
吸入空気は時間的に脈動を伴なっており吸気弁と排気弁
の両方とも開いているオーバーラッグ時には、排気側の
正圧で空気が吸気側に逆流する。

このような現象下においては、従来の流を計の場合、逆
流方向の流量と順方向の流量との和が牧人空気量として
検出されるため逆方向の流量の２倍に相当する流量検出
誤差が生じることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の内燃機関用熱式流量針は以上のＬうに逆流検知手
段を有していないため、吸入窒気管内流れが逆流を伴な
う脈動流の場合、流量検出誤差が生じる問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、脈動時に生じる空気流の逆流による検出誤差
をなくし、正確な吸入空気量が測定できる内燃機関用熱
式流室ｒｒｔを得ることを目的とする。

〔課ｆＭｔ−解決するための手段〕

この発明に係る内燃機関用熱式流量針は、吸気通路内に
流れに対し平行になるように配設した平板状基板上の上
流側と下流側に感温抵抗膜からなる発熱抵抗体と、この
発熱抵抗体からの放散熱量を電気的に判別して吸入空気
の流れ方向を検知する比較器とを設けたものでおる。

〔作用〕

この発明における平板状基板上の上流側と下流側に発熱
抵抗体のそれぞれからの放散熱量の差を比較器で電気的
に検出し、流れ方向を判別することにエリ、逆流時でも
正確な空気量を測定する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、ｌはセラミックなどの熱伝導率の大きい電
気絶縁材料で作られた平版状基板で、この平版状基板ｌ
の表面上には白金薄膜より成る二つの発熱抵抗体１１ａ
、ｌｌｂがスＩｔツタリングとフォトエツチングにより
形成されている。

発熱抵抗体１１ａは吸気上流側に対応する位置に、また
、発熱抵抗体１１ｂは吸気下流側に対応する位置に形成
され、外表面上にはＡｔｔｏｓ、またはＳｉｎ、の薄膜
がコーティングされている。なお、５．６は発熱抵抗体
１１ａ、ｌｌｂの接続面である。またＡＩは吸入空気の
流れ方向を示す。

吸気温度検出用の温度補償用抵抗体も同様なグロセスで
構成される。温度補償用抵抗体の抵抗温度係数は発熱抵
抗体のそれと同等で、抵抗値は発熱抵抗体のそれの５０
倍以上になるよう設計されている。

第２図はこの発明の内燃機関用熱式流量針の斜視図であ
り、２０は「Ｌ」字形に形成された１対の支持部材でろ
る。この支持部材２０は絶縁材料で形成されており、吸
入空気の流れ方向Ａ１に平行して設置されている。この
支持部材２００表面にはメタライズした配線層２１が形
成されている。

一方、１１は上記発熱抵抗体ＩＩａ、ｌｌｂを総称した
ものであり、この発熱抵抗体１１と温度補償用抵抗体１
２はその接続面５，６で上記配線層２１上にろう付けさ
れている。

次に逆流検出方法について説明する。発熱抵抗体と流体
間の熱平衡式は次式で与えられる。

Ｑ＝ｈ、、、ＳΔＴ ここで、Ｑ；発熱体からの放散熱量、 ｈ、ＩＩ；平均熱伝達率、 ΔＴ；発熱抵抗体と流体の温度差、 熱伝達率は発熱抵抗体の基板ｌに沿って流れ方向の距Ｎ
ｘと流速Ｕの関数であり、たとえば上流側の発熱抵抗体
１１ａの平均熱伝達率ｈｔ、下流側の発熱抵抗体１１ｂ
の平均熱伝達率をｈ２とすると、各々次式で与えられる
。

ただし、ｊは発熱抵抗体の基板１のＸ方向の長さ抗体１
１８ｍＸ＝ｙからｔまでは下流側の発熱抵抗体１１ｂが
形成されているものとする。また、Ａは定数である。

上式エリ明らかなように、流速一定の場合、ｈｌ＞ｈａ
であるので、二つの発熱抵抗体１１ａ。

１１ｂの面積Ｓおよび温度差ΔＴが等しいとすると、発
熱抵抗体からの放散熱量は上流側の方が下流側よりも大
きくなる。よって、上流側の発熱抵抗体１１ａと下流側
の発熱抵抗体１１ｂのうちの両方からの放散熱量の差に
より、吸気の流れ方向を検知することができる。

次に流量および流れ方向の検出回路を第３図で説明する
。上流側の発熱抵抗体１１ａ、上流側の温度補償用抵抗
体１２ａおよび固定抵抗１３ａ。

１４ａ、１５ａでホイストンブリッジを構成し、固定抵
抗１３ａと１５ａとの中点および固定抵抗１４ａと発熱
抵抗体１１ａとの中点の電位差を差動増巾器１６ａで検
出するようにしている。

この差動増巾器１６ａからの信号をトランゾスタ１７ａ
のベースに入力し、上記プリツノ中点の電位が常に等し
くなるように閉ループ制御している。

このトランｉスタ１７ａのエミッタは温度補償用抵抗体
１２ａと発熱抵抗体１１ａとの接続点に接続され、その
フレフタは電源に接続している。

同様にして、下流側の発熱抵抗体ｔｔｂ、下流側の温度
補償用抵抗体１２ｂ、固定抵抗１３ｂ。

１４ｂ、１５ｂ、差動増巾器１６ｂお工びトランｉスタ
１７ｂで閉ループ制御回路を構成している。

ブリツノの平衡条件より、発熱抵抗体ｔｔａの抵抗値Ｒ
Ｈは次式で与えられる。

ただしＲＫ；温度補償用抵抗体１２ａの抵抗値、Ｒ１；
固定抵抗１３ａの抵抗値、 Ｒ８；固定抵抗１５ａの抵抗値、 Ｒ３ｒ固定抵抗１４ａの抵抗値、 発熱抵抗体１１ａの抵抗値ＲＨは吸気温度エリも１００
℃高い温度になるように各プリツノ中点ｆＫを設定して
おり、吸気温度が一定ならば温度補償用抵抗体１２ａの
抵抗１１　Ｒｘ、発熱抵抗体１１ａの抵抗値ＲＨは一定
となり、この発熱抵抗体１１ａの抵抗値ＲＨは流量にか
かわらず一定値となるように差動増巾器１６ａとトラン
ｉスタ１７ａにエリプリッソに流す電流を制御する。よ
って、発熱抵抗体１１ａに流れる電流を固定抵抗１４ａ
における電圧降下として検出することにより、空気流量
を求めることができる。

発熱抵抗体１１ａからの放散熱量は発熱量に等しいので
、上記固定抵抗１４ａにおける電圧降下Ｖａは次式で示
すように放散熱ｔＱａの関数となる。

一方、放散熱ｆｌＱａは流量の関数形で与えられるため
、電圧降下ｖａ（以下、出力電圧という）エリ空気流量
が検出できる。

下流側の発熱抵抗体１１ｂを含む閉ループ制御回路にお
いても同様な制御が行なわれ、固定抵抗１４ｂにおける
電圧降下ｖｂ　（以下出力電圧という）は放散熱１１Ｑ
ｂの関数となる。

両方の閉ループ制御回路の回路定数を同一に設計すると
、出力電圧Ｖａお工びｖｂには、両方の発熱抵抗体の平
均熱伝達率の差が現われる。つまり、順方向流れの場合
Ｖａ　＞　Ｖｂとなり逆方向流れの場合Ｖａ　（■とな
る。よって双方の出力電圧を比較器１８に入力し、比較
器１８の出力を検出することにエリ流れ方向が検知でき
る。

なお、上記実施例では、発熱抵抗体１１と温度補償用抵
抗体１２を各々二つの基板に構成したが、第４図に示す
ように１枚の基板上に形成してもよい。発熱抵抗体の発
熱による影響を回避するため基板１の中央部に孔３を設
けている。

また、上記実施例では、発熱抵抗体の基板上全体に二つ
の発熱抵抗体を形成した場合について説明したが、第４
図に示す工うに基板の一部でも二つの発熱抵抗体を基板
ｌの上流側と下流側に平行に配設することに工っても同
様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、平板状基板上の上流側
と下流側に二つの発熱抵抗体を形成し、二つの発熱抵抗
体からの放散熱量の差から流れ方向を検出できるＬうに
構成したので、逆流を伴なう内燃機関の吸入空気型の測
定において精度の高いものが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】 ５ｇ１図はこの発明の一実施例による内燃機関用熱式流
量計の発熱抵抗体を示す平面図、第２図は同上実施例の
熱式流量計の流量検出部を示す斜視図、第３図は同上実
施例の熱式流量計の回路図、第４図はこの発明の内燃機
関用熱式流量計の他の実施例における発熱抵抗体の平面
図、第５図は従来の内燃機関用熱式流量計における流量
検出部を示す平面図、第６図は従来の内燃機関用熱式流
量計の回路図でめる◎ １　・・・基板、５　、６　、、、接続面、１１．ｌｌ
ａ、ｌｌｂ・・・発熱抵抗体、１２，１２ａ、１２ｂ・
・・温度補償用抵抗体、１２ａ〜１５ａ、１２ｂ〜１５
ｂ・＝固定抵抗、１６ｍ、１６ｂ−差動増巾器、１７ａ
。 １７ｂ・・・トランジスタ、１８・・・比較器。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸気通路内に吸入空気の流れに対し平行になるよう配設
   した平板状基板上に形成された上流側と下流側に感温抵
   抗膜から成る発熱抵抗体と、この上流側および下流側の
   各々の発熱抵抗体からの放散熱量の差を電気的に判別し
   、吸入空気の流れ方向を検知する比較器とを備えて成る
   内燃機関用熱式流量計。