JPH02249920A - 吸入空気量検出装置 - 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］ 本発明は吸気通路、特に内燃機関の吸気通路を流れる吸
入空気の流量を検出する吸入空気量検出装置に係る。

［従来の技術］ 内燃機関の吸入空気量を検出する流量検出装置に関して
は、吸入空気通路中に吸入空気の流れ方向に対して平行
に吸気温度検出素子と流速検出素子を配設した流量検出
装置が知られており、例えば特開昭６０−２３００１９
号公報に開示されている。

上記流量検出装置においては、何れの検出素子も感熱抵
抗体を有し、これら感熱抵抗体と固定抵抗でブリッジ回
路を構成している。そして、流速検出素子に加熱抵抗体
を並設し、この加熱抵抗体により流速検出素子の感熱抵
抗体の温度が吸気温度検出素子のそれより所定温度高く
なるように制御している。即ち、吸入空気に奪われる熱
量に応じて変化する流速検出素子の感熱抵抗体の温度に
応じて、加熱抵抗体への供給電流を制御することにより
前記所定温度差を維持し、そのときの不平面電位差から
流速を検出し、この流速から流量を検出するというもの
である。

そして、加熱抵抗体を含む全ての抵抗体を薄膜抵抗で形
成し、一つの素子に構成した技術が実開昭６０−１８３
８２５号公報に記載されている。

同公報においては、流速検出素子を加熱する発熱用抵抗
体即ち加熱抵抗体と被測定気体の温度を検出する感熱抵
抗体との間の基材に溝又はスリットを設けることとし、
加熱抵抗体からの熱伝達による測定誤差の防止が企図さ
れている。

上記公報に記載の流量検出装置は流速検出素子を加熱抵
抗体により加熱する間接加熱型であるが、流速検出素子
としては例えば特開昭５７−２０１８５８号公報に記載
のように、感熱抵抗体自体が発熱する自己発熱型もある
。この公報に記載の流量検出素子においては一つの基材
に薄膜の抵抗体が形成されて成り、その基材が片持支持
にて吸気筒に固定されている。

ところで、上記流量検出装置におけ・る流速検出素子の
発熱による熱量は、周囲の空気及び吸入空気通路への取
付部に伝達される。これに関し、吸入空気の流速が大で
あるときには発熱量のほとんどが直ちに周囲の空気へ伝
達されるが、吸入空気の流速が小である場合には周囲の
空気への熱伝達量が少なくなり、相対的に前記取付部へ
の熱伝導量が増加する。この取付部への熱伝導量は吸気
温度や吸気通路の温度によって変化するため、前述のブ
リッジ回路への供給電流が変化し、従って流速の検出精
度を低下させることになる。

この問題に対し、特開昭５９−１５１０２０号公報にお
いては、取付部への熱伝導量を小さくするため、感熱抵
抗体のリード線の長さと直径の比を所定値以上に設定す
る技術が開示されている。

また、特開昭６０−２３００２０号公報にも、つの基材
上に抵抗素子を薄膜状に付着した検出素子を帯状のリー
ド部材により電気的且つ機賊的に支持する構造が開示さ
れており、このリード部材により検出素子をホルダに両
端支持し、ホルダを内燃機関の吸気筒に装着する技術も
開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 然し乍ら、上記特開昭５９−１５１０２０号公報に記載
の技術に関し、上記直径の比を大きくすることは、強度
的な面で自ら限界がある。また、特開昭６０−２３００
２０号公報に記載の吸入空気量検出装置における検出素
子の支持構造は帯状リード部材による両端支持であり、
強固に支持されるが、流速検出抵抗体は自己発熱型、間
接加熱型の何れも加熱する必要があるので、熱膨張によ
り基材及び帯状リード部材が変形するおそれがある。

前述の特開昭５７−２０１８５８号公報においては、薄
膜抵抗体を先端部に備えた基材が取付部に片持支持され
ているので、熱膨張による変形は回避される。また、基
材を薄くかつ熱伝導率の低い材質を用いることとすれば
、薄膜抵抗体の設けられた部分が吸気温度より所定温度
高く設定されたときにおいても、発熱量は基材の基端部
及びその取付部に伝導され難くなる。

しかし、このような検出素子においては、強度上の問題
のみならず基材の振動の発生といった問題を惹起するお
それがあるので、基材の板厚を薄くするといってもやは
り限界がある。特に、このような基材の振動により流速
検出抵抗体の検出出力に誤差が生ずるので、少くとも流
速検出抵抗体が設けられた基材は厚くせざるを得ない。

即ち、片持支持構造で基材の板厚を薄くすると、検出素
子に対し取付部の振動に伴なう共振あるいは吸入空気流
による自助振動が生ずるといった問題が生ずる。

そこで、本発明は流速検出抵抗体を付着した基材から成
る検出素子を備え、基材の板厚を厚くすることなく安定
した支持構造で検出素子を取付部に装着し得る吸入空気
量検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は平板状の基材と、
該基材の板面に付着した薄膜状の抵抗体であって少くと
も測定対象の吸入空気の流速による温度変化に応じて抵
抗値が変化する流速検出抵抗体を備えた検出素子を、前
記吸入空気の流れ方向に対し前記基材の板面が平行にな
るように吸気筒に配置する吸入空気量検出装置において
、少くとも前記吸入空気の流れ方向に開口部を有し前記
吸気筒に装着するホルダを備え、該ホルダの前記開口部
に前記検出素子を収容し前記基材の基端部を固定すると
共に、前記基材の先端部を弾性部材を介して挟持し且つ
前記基材の先端部の軸方向の穆動を許容するように前記
ホルダに支持したしたものである。

［作用］ 上記の構成になる吸入空気量検出装置においては、検出
素子の基材の基端部がホルダに固定され、ホルダの開口
部に検出素子が収容される。

この検出素子の基材の先端部は、ホルダに弾性部材を介
して挟持され、且つ軸方向に移動可能に支持されている
。これにより、基材の板厚が薄く設定されていても検出
素子の振動の発生が抑えられる。そして、検出素子の基
材板面が吸入空気の流れに平行になるように、ホルダが
吸気筒に装着され、検出素子の基材に付着された流速検
出抵抗体を含み例えばブリッジ回路が構成される。

而して、常時は流速検出抵抗体が吸気温度に比し所定温
度高い温度に加熱された状態でブリッジ回路の平衡条件
が成立するように設定し、吸入空気の導入に伴ない、流
速検出抵抗体の熱量が吸入空気に奪われ温度が低下する
と、その抵抗値が減少する。このためブリッジ回路が不
平衡となり、その出力電位差が検出され吸入空気量が測
定されると共に、この出力に応じて流速検出抵抗体がブ
リッジ回路の平衡条件を維持するように自己発熱制御さ
れる。このとき、上述のように基材の板厚は薄く設定す
ることができるので、流速検出抵抗体から熱伝導によっ
てホルダに伝達される熱量は少なく、従って検出吸入空
気量に対する誤差を小さく抑えることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は本発明の吸入空気量検出装置の一実
施例に用いられるホルダ１及びこれに支持される検出素
子１０を示すもので、第２図（ａ）は第１図中ＩＩ　−
ＩＩ線断面、第３図は第１図中ＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面
を示している。

第１図及び第２図に明らかなように、ホルダ１は合成樹
脂の段付円柱体で、その一部が中心軸を含む面で本体２
と蓋体３に二分割されると共に、この分割面を含む貫通
孔の開口部１ａが形成されている。従って、本体２は段
付円柱体の一部が半円柱状に切除されると共に、切除面
から径方向に凹部が形成された形状となっており、蓋体
３は半円柱体で平面部から径方向に凹部が形成された形
状となっている。

本体２の平面部の径方向端部には係合突起２ａが突設さ
れており、また第２図（ａ）に明らかなように軸方向両
側端部に係合突起２ｂ、２ｃが突設されている。尚、こ
れら係合突起２ａ、２ｂ。

２Ｃには内側に向って延出する鉤部が形成されている。

蓋体３の平面部の径方向端部及び軸方向両端部には夫々
係合突起３ａ及び係合突起３ｂ、３Ｃが突設されている
。これら係合突起３ａ、３ｂ、３ｃには外側に向って延
出する鉤部が形成されている。而して、本体２の切除部
に蓋体３を嵌合し、これを軸心方向に押圧すると係合突
起２ａ、２ｂ、２ｃが夫々係合突起３ａ、３ｂ、３ｃと
係合し、スナップアクションにより相互の鉤部を乗り越
え、３４１図及び第２図（ｂ）に明らかなように、開口
部１ａを有する段付円柱体が形成される。このように本
体２及び蓋体３は係合突起２ａ、２ｂ、２ｃ及び係合突
起３ａ、３ｂ、３ｃにより強固に固定され得る。

第２図（ａ）に示すように、本体２の基端側平面部に軸
方向に沿って、開口部１ａに連通ずる矩形の凹部２ｄが
形成されており、これに検出素子１０の基端が嵌着され
る。蓋体３の平面部軸方向の上記凹部２ｄに対向する位
置にこれを包含する凹部３ｄが形成されており、本体２
に嵌合したとき本体２との間で空隙部が形成されるよう
に構成されている。また、本体２の先端側平面部にも軸
方向に沿って、開口部１ａに連通ずる矩形の凹部２ｅが
形成されている。この凹部２ｅの巾は検出素子１０の先
端の巾より大とされ、凹部２ｅの軸方向長さは第３図に
示すように所定温度で検出素子１０を配設したとき先端
との間に所定の間隙が形成され得る寸法に設定されてい
る。尚、この間隙は検出素子１０及びホルダ１の熱膨張
率等に応じて定められる。そして、凹部２ｅの深さ、即
ち径方向長さは第１図に示すように少くとも検出素子１
０の厚さより大であり、後述する弾性部材４ａが収容さ
れる空間が郭成されている。蓋体３の先端側平面部にも
上記凹部２ｅに対向す葛位置にこれと同一形状の凹部３
ｅが形成されている。従って、第１図に示すように蓋体
３が本体２に嵌合したとき、本体２との間で開口部１ａ
に開口する矩形底面の凹所が形成されることとなり、検
出素子１０の先端部はこの凹部に遊嵌された状態となる
。

検出素子１０は第３図に示すように、矩形平板状の基材
１１の板面の略中央部に薄膜状の吸気温度検出抵抗体１
２及び流速検出抵抗体１３が付着されている。基材１１
は例えばジルコニア基板であり、この基材１１に蒸着、
焼成等によりニッケルあるいは白金等の抵抗体の薄膜が
付着され、上記吸気温度検出抵抗体１２及び流速検出抵
抗体１３が形成されている。これら吸気温度検出抵抗体
１２及び流速検出抵抗体１３は何れも温度に対する抵抗
値変化即ち温度係数が大きく、且つ直線性を示すもので
あるが、流速検出抵抗体１３の抵抗Ｒ，の値と吸気温度
検出抵抗体１２の抵抗Ｒアの値がＲ８（Ｒ丁となるよう
に設定される。

流速検出抵抗体１３は基材１１の先端部に設けられ、平
面視コ字状に屈曲した抵抗体で、抵抗体全体が均一に発
熱するように形成されている。流速検出抵抗体１３の開
放端部には一対のポンディングパッド１５が夫々電気的
に接続され、これらのポンディングパッド１５は基材１
１の長手方向に延出し基材１１の基端部に至っている。

吸気温度検出抵抗体１２は、連続した略Ｓ字状に屈曲し
一対の開放端部が並置するように形成された抵抗体が板
面に付着されて成る。そして、吸気温度検出抵抗体１２
の一対の開放端部に一対のポンディングパッド１４が夫
々電気的に接続され、ポンディングパッド１４は基材１
１の長手方向に延出し基材１１の基端部に至っている。

このポンディングパッド１４及び上記ポンディングパッ
ド１５は何れも金、アルミニウム等で形成され蒸着、焼
成等により基材１１に付着される。吸気温度検出抵抗体
１２及び流速検出抵抗体１３の表面には図示しないガラ
ス保護膜が形成される。

兎１図に示すように、本体２の凹部２ｅｌび蓋体３の凹
部３ｅには夫々弾性部材４ａ、４ｂが収容されており、
蓋体３が本体２に結合されると検出素子１０の基材１１
先端部はこれらの間に摺動可能に挟持される。

以上のように構成された検出素子１０は、第２図（ａ）
　′ＥＬび第３図に示すように、その基端部がホルダ１
の本体２の凹部２ｄに嵌着され、本体２の軸方向に埋設
されたリード線１８にポンディングパッド１４及び１５
が電気的に接続される。そして、蓋体３が本体２に対し
押圧され、係合突起２ａ、２ｂ、２ｃ及び係合突起３ａ
、３ｂ、３ｃにより両者が結合される。尚、本体２と蓋
体３の相互に対向する平面部に接着剤を塗布した後組付
けることとしてもよい。また両者間を溶着することとし
てもよい。

而して、検出素子１０の基端部が本体２の凹部２ｄに嵌
着され、且つ蓋体３の平面部との間で挟持された形で固
定される。第１図に示すように、検出素子１０の先端部
は弾性部材４ａ、４ｂ間に挟持されるが、凹部２ｅ、３
ｅで形成される凹所の底面との間には所定の間隙が形成
されているので、ホルダ１と検出素子１０との間の熱膨
張差により先端部が相対移動しても先端部が凹所底面に
当接することはない。

第４図及び第５図に示すように、ホルダ１は図示しない
検出回路を内蔵したケース１９に固定され、このケース
１９が内燃機関の吸気筒２０に固着される。この場合に
おいて、ホルダ１は検出素子１０の板面部が吸気の流れ
に平行になるように配置され、従って吸気温度検出抵抗
体１２及び流速検出抵抗体１３は何れも吸気の流れに平
行な平面上に配設される。そして、検出素子１０はリー
ド線１８を介してケース１９内の検出回路に接続される
。尚、検出回路は吸気温度検出抵抗体１２と流速検出抵
抗体１３を含むブリッジ回路を備えたもので、本件出願
人の出願に係る実開昭６３−１９５２２９号公報に記載
されている回路と同様の構成であるので説明は省略する
。

以上の構成になる本発明の一実施例の作用を説明すると
、第４図及び第５図において吸気筒２０に吸入空気が導
入されないときには流速検出抵抗体１３は吸気温度検出
抵抗体１２で検出される吸気温度に比し所定温度差ΔＴ
高い温度となっており、この状態でブリッジ回路の平衡
条件が成立している。そして吸気筒２０に吸入空気が導
入されると、吸入空気によって熱量が奪われるため流速
検出抵抗体１３の所定温度差ΔＴを保てなくなる。従っ
て、所定温度差△Ｔを保つためには流速検出抵抗体１３
に更に電流が供給されねばならず、この必要供給電流は
吸入空気の流速と所定の関係にあり、流速が大となると
必要供給電流も大となる。換言すれば所定温度差ΔＴを
保つための必要供給電流が大となると流速が大であり、
従って流量が大ということになる。而して、流速検出抵
抗体１３に供給される電流に対応した電圧信号としてと
り出される出力が吸入空気の流速、従って吸入空気量を
示すこととなる。

上記検出作用において、検出素子１０は第１図に示すよ
うにその基端部がホルダ１に固定され、その先端部が弾
性部材４ａ、４ｂ間に挟持されているので、ホルダ１に
吸気温２０を介して内燃機関の振動が伝達されても、検
出素子１０が共振するおそれはない。また、吸入空気流
によって検出素子１０に自助振動が発生することもない
。従って、検出素子１０の基材１１の板厚は薄く設定さ
れ、吸入空気に対する抵抗を小さくできるのみならず、
検出素子１０のホルダ１への取付部に至る熱伝導量も小
さく抑えることができる。更に、ホルダ１と検出素子１
０との間の熱膨張率の差により両者間に相対穆動が生じ
ても、検出素子１ｏの先端部は前述の所定の間隙を以っ
てホルダ１に支持されているのでこの部分で吸収され、
熱膨張による検出誤差を惹起することもない。

第６図及び第７図は本発明の吸入空気量検出装置におけ
る検出素子の他の実施例を示すもので、第１図乃至第３
図に示した実施例と実質的に同一の部分は同一符号を付
している。これらの実施例においては第１図乃至第３図
の実施例に比し、基材にスリットが形成されており、先
端部の形状を異にしている。即ち、第６図及び第７図に
示したように、基材３１，４１の板面の中心部に長平方
向に延在するスリット３１ａ、４１ａが形成されており
、これにより流速検出抵抗体１３と吸気温度検出抵抗体
１２との熱伝導が遮断される。

スリット３１ａ、４１ａは夫々吸気温度検出抵抗体１２
と流速検出抵抗体１３との間、及びポンディングパッド
１４及び１５付着部の間に形成され、基材３１．４１の
先端から、各流速検出抵抗体１３により加熱された基材
３１，４１の温度が周囲の吸入空気の温度と略等しくな
る位置まで延在するように形成するとよい。このとき、
第６図の検出素子３０のようにスリット３１ａが基材３
１の先端で開口していない場合には、基材３１には吸気
温度検出抵抗体１２付着部の延長上の先端部に細巾の支
持部３１ｂが延出形成される。

そして、この支持部３１ｂの先端が本体２の凹部２ｅ内
に配置されて第１図乃至第３図の実施例と同様に支持さ
れる。このように構成することにより、流速検出抵抗体
１３に対し振動の発生が抑えられると共に、本体２との
接合部から離隔することとなり、好ましい支持構造とな
る。

また、第７図の検出素子４０のようにスリット４７ａが
基材３１の先端で開口している場合には、基材３１の流
速検出抵抗体１３付着部の延長上の先端部に細巾の支持
部４１ｂが延出形成され、支持部４１ｂの先端が本体２
の凹部２ｅ内に配置されて第１図乃至第３図の実施例と
同様に支持される。これにより、流速検出抵抗体１３に
対し振動の発生が抑えられ、第６図の実施例に比し流速
検出抵抗体１３から本体２との接合部までの経路は短く
なるが、吸気温度検出抵抗体１２からの熱伝導の遮断性
が良好となる。

尚、上記第６図及び第７図の実施例の検出作用について
は第１図乃至第３図の実施例と基本的に同一であるので
説明は省略する。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているので以下に記載の
効果を奏する。

即ち、本発明の吸入空気量検出装置においては、検出素
子の基材の基端部が固定され、先端部が弾性部材によっ
て挟持されるので、ホルダに伝達される振動に伴ない、
あるいは吸入空気流によって発生し得る検出素子の振動
を抑えることができ、安定した検出精度を確保すること
ができる。

しかも、ホルダと検出素子との間の熱膨張率の差による
両者間の相対ｓｌＩ］は検出素子先端部の支持構造によ
り吸収されるので、熱膨張による検出誤差を惹起するこ
ともない。

また、上記のように検出素子の振動の発生が抑えられ、
基材の板厚を薄くすることができるので、吸入空気の安
定した流れを確保でき、また流速検出抵抗体とホルダと
の断熱効果が大となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるホルダ及び検出素子
の一部断面平面図、第２図（ａ）は同、第１図中ＩＩ　
−Ｉｆ線断面図、第２図（ｂ）は同、ホルダの側面図、
第３図は同、第１図中ＩＩＩ　−１１１線断面図、第４
図は本発明の一実施例に係る吸入空気量検出装置の平面
図、第５図は同、縦断面図、第６図は本発明における検
出素子の他の実施例を備えたホルダの正面図、第７図は
本発明における検出素子の更に他の実施例を備えたホル
ダの正面図である。 １・・・ホルダ、　　２・・・本体、　３・・・蓋体。 ４ａ、４ｂ・・・弾性部材、　　１０・・・検出素子。 １１・・・基材、　　１２・・・吸気温度検出抵抗体。 １３・・・流速検出抵抗体、　　　１４．１５・・・ポ
ンディングパッド、　　１９・・・ケース、　　２０・
・・吸気筒特許出願人　　愛三工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平板状の基材と、該基材の板面に付着した薄膜状
   の抵抗体であって少くとも測定対象の吸入空気の流速に
   よる温度変化に応じて抵抗値が変化する流速検出抵抗体
   を備えた検出素子を、前記吸入空気の流れ方向に対し前
   記基材の板面が平行になるように吸気筒に配置する吸入
   空気量検出装置において、少くとも前記吸入空気の流れ
   方向に開口部を有し前記吸気筒に装着するホルダを備え
   、該ホルダの前記開口部に前記検出素子を収容し前記基
   材の基端部を固定すると共に、前記基材の先端部を弾性
   部材を介して挟持し且つ前記基材の先端部の軸方向の移
   動を許容するように前記ホルダに支持したことを特徴と
   する吸入空気量検出装置。