JPH02249921A - 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、そのときの不平衡電位差から
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械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は帯状リード部
材による両端支持であるので、流速検出抵抗体に対する
取付部との接合範囲が拡大し、配線も複雑となる。

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
ており、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。

第７図は本件出願人の出願に係る特願昭６３−２２６９
００号に開示した検出素子１００であり、基材１１０に
スリット１１０ａが形成され、その両側に吸気温度検出
抵抗体１２０及び流速検出抵抗体１３０が付着され、こ
れらに電気的に接続されるリード部材１４０及び１５０
が基材１１０の基端に向って付着されている。この検出
素子１００はリード部材１４０，１５０が設けられた基
端部が図示しないホルダに片持支持される。このような
構成において、単に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。

この対策として、流速検出抵抗体１３０が設けられた部
分のみを薄くすることは基材１１０の加工性に鑑み実用
的ではない、また、基材１１０の流速検出抵抗体１３０
等が付着されていない面に、熱伝導率が小さく且つ剛性
が大きい部材を接合させることにより、温度分布に影響
を及ぼすことなく取付部の振動に対し共振しないように
構成することができる。しかし、これは部品点数の増加
、組立工数の増大となり、例えば基材１１０の全面に亘
り上記部材を接合すると流速検出抵抗体１３０部分が厚
くなり検出精度が低下することとなる。

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、ま
た部品点数を増加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し前記検出素
子を収容する開口部を有し前記吸気筒に装着するホルダ
を備え、前記検出素子が、前記基材の基端部の板面に前
記流速検出抵抗体を付着すると共に、前記基材の板面に
対してリブを形成するリード部材を前記基材の基端部か
ら前記流速検出抵抗体に至る板面に付着して成り、該リ
ード部材を前記流速検出抵抗体に電気的に接続し、且つ
前記基材の基端部を前記リード部材と共に前記ホルダに
機械的に支持したものである。

上記吸入空気量検出装置において、前記ホルダは、柱体
を軸方向に二分割し分割面に沿って前記開口部を形成し
たものとし、前記二分割した柱体の一方にリード線を埋
設し、該リード線に導電性弾性部材を介して前記基材に
設けた前記リード部材を電気的に接続すると共に、前記
二分割した柱体間に前記基材の基端部を挟持して機械的
に支持するように構成するとよい。

［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。

基材の基端部から流速検出抵抗体に至る板面には、基材
の板面に対してリブを形成するリード部材が付着されて
おり、流速検出抵抗体の付着部分は基材のみの板厚であ
るが、この部分から基端部に至る部分はリブ形状のリー
ド部材によって剛性が大となっている。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、上述のように流速検出抵抗体付着部分
の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（ａ）及び（ｂ）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検出素子１０の正面図及び底面
図で、第１図中白抜矢印は吸入空気の流れ方向を示す。

検出素子１０は第１図に示すように、矩形平板状の基材
１１の板面に薄膜状の吸気温度検出抵抗体１２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Ｒｓの値と吸気温度検出抵抗体
１２の抵抗Ｒｔの値がＲ３ＣＲＴ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
放端部には一対のリード部材１５ａ、１５ｂが夫々電気
的に接続され、これらのリード部材１５ａ、１５ｂは基
材１１の長手方向に延出し基材１１の基端部に至フてい
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リード部材１４ａ、１４ｂが
夫々電気的に接続され、リード部材１４ａ、１４ｂは基
材１１の長手方向に延出し基材１１の基端部に至ってい
る。

尚、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。

上記リード部材１４ａ、１４ｂ及びリード部材１５ａ、
１５ｂは何れも金、アルミニウム等で形成され、厚膜印
刷、焼成等により第１図（ｂ）に示すように基材１１の
板面に対してリブ状に形成される。即ち、第７図に示し
たリード部材１４０．１５０は第１図（ｂ）に−点鎖線
で示した形状であり、その厚さが例えば２乃至３μｍで
あるのに対し、本実施例のリード部材１４ａ。

１４ｂ及びリード部材１５ａ、１５ｂは例えば３０乃至
１００μｍの厚さとされている。これらリード部材１４
ａ等の巾は第７図のリード部材１４０．１５０と同じ必
要断面積を確保すればよいため、第１図（ａ）に明らか
なようにこれらに比し狭くなっている。而して、リブ状
のリード部材１４ａ等が形成された部分は基材１１の厚
さ方向に対し剛性が増大している。

尚、第１図（ａ）に示したように、基材１１の板面の中
心部の長手方向にスリットｌｌａを形成することとして
もよく、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。このスリットｌｌ
ａは吸気温度検出抵抗体１２と流速検出抵抗体−ｔ３と
の間、及びリード部材１４ａ、１４ｂ及び１５ａ、１５
ｂ間に形成され、基材１１の先端から、流速検出抵抗体
１３により加熱された基材１１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。

以上のように構成された検出素子１０は、第２図及び第
３図に示すように、ホルダ１の開口部１ａに収容され、
基端部がホルダ１に固定される。

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（ｂ）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
、第２図に明らかなように、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４図（ａ）及び（ｂ）に示すように、本体２の平面部
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、その底部に本体２の軸方向に複数の
平行な溝２ｅが形成されている。これらの溝２ｅに複数
のリード線１８が埋設され、各リード線１８の表面に導
電性弾性部材たる導電ゴム１６が付着されている。第４
図（ｂ）に示すように、凹部２ｄは導電ゴム１６が付着
された状態でも本体２の平面部に対し凹部が形成されて
いる。而して、リード部材１４ａ等が形成された面を凹
部２ｄに対向するように、検出素子１０の基端部が凹部
２ｄに嵌着され、リード部材１４ａ等が導電ゴム１６に
当接した状態で保持される。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、蓋体
３の導電ゴム１６装着部に対向する部分は平面部が残置
され押圧部３ｅが構成されている。

そして、蓋体３が本体２に対し押圧されると、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、検出素子１ｏの基端部が蓋体３の押圧
部３ｅと導電ゴム１６との間で挟持される。これにより
、リード部材１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂが導電ゴ
ム１６に押接され、この導電ゴム１６を介してリード線
１８と電気的に接続される。このように、リード部材１
４ａ等とリード線１８は半田接合することなく導電ゴム
１６を介して電気的に接続されるので組付が容易であり
生産性が向上する。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。

第５図及び第６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５図及び第６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へＴ
高い温度となってお。

す、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△Ｔ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△Ｔ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２図に示すよ
うにその基端部がホルダ１に固定され、基材１１と共に
リブ形状のリード部材１４ａ等によって支持されている
ので剛性が大となっており、ホルダ１に吸気筒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。従フて、検出
素子１００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。

［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
子の基材には板面に対してリブを形成するリード部材が
付着されており剛性が大であるので、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。

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、流速検出抵抗体とホルダとの断
熱効果が大となる。

更に、前記ホルダに埋設したリード線に導電性弾性部材
を介して基材のリード部材を接続するものにあっては、
基材の基端部を柱体間に挟持して機械的に支持すると同
時にリード部材をリード線に電気的に接続することがで
きるので両者間の半田接合が不要であり従前の装置に比
し生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例における検出素子の正
面図、第１図（ｂ）は同、底面図、第２図（ａ）は本発
明の一実施例におけるホルダ及び検出素子の部分断面平
面図、第２図（ｂ）は同、第２図（ａ）中ＩＩ　−ＩＩ
線断面図、第３図は同、第２図（ａ）中ｌｌｌ−夏ＩＩ
線断面図、第４図（ａ）は第３図から検出素子を除いた
状態のホルダの断面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）中
ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５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６図は同、縦断面図、
第７図（ａ）は本発明における検出素子と対比するため
の本件出願人の出願に係る検出素子の平面図、第７図（
ｂ）は同、側面図である。 １・・・ホルダ、　　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。 １４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ・・・リード部材。 １６・・・導電ゴム（導電性弾性部材）。 １９・・・ケース、　　２０・・・吸気筒果 図 （ｂ） 第２図 特許出願人　　愛三工業株式会社

Claims (2)

【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
   方向に開口し前記検出素子を収容する開口部を有し前記
   吸気筒に装着するホルダを備え、前記検出素子が、前記
   基材の基端部の板面に前記流速検出抵抗体を付着すると
   共に、前記基材の板面に対してリブを形成するリード部
   材を前記基材の基端部から前記流速検出抵抗体に至る板
   面に付着して成り、該リード部材を前記流速検出抵抗体
   に電気的に接続し、且つ前記基材の基端部を前記リード
   部材と共に前記ホルダに機械的に支持したことを特徴と
   する吸入空気量検出装置。
2. （２）前記ホルダが、柱体を軸方向に二分割し分割面に
   沿って前記開口部を形成して成り、前記二分割した柱体
   の一方にリード線を埋設し、該リード線に導電性弾性部
   材を介して前記基材に設けた前記リード部材を電気的に
   接続すると共に、前記二分割した柱体間に前記基材の基
   端部を挟持して機械的に支持したことを特徴とする請求
   項１記載の吸入空気量検出装置。