JPS61189416A

JPS61189416A - 直熱式流量センサ

Info

Publication number: JPS61189416A
Application number: JP60029286A
Authority: JP
Inventors: Minoru Oota; 実太田; Seiji Fujino; 藤野　誠二; Kenji Kanehara; 賢治金原; Kazuhiko Miura; 和彦三浦; Tadashi Hattori; 正服部
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1986-08-23
Also published as: JPH0476413B2

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〕本発明は膜式抵抗を有する直熱型流量センサに関し、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
センサに用いられる。

〔従来の技術〕

流量センサは空気流量センサ以外、燃料流量センサ等の
液体流量センサとして用いることもできるが、以下の説
明は、空気流量センサとする。

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のものが
実用化されている。

さらに、温度依存抵抗を有する空気流量センサとしては
、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
電圧により空気流量を検出するものである。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、発熱部としての膜式抵抗の温度と吸入空気温度
すなわち外気温度との差が一定値にな為ように膜式抵抗
の電流値をフィードバック制御する。つまり、定温度差
式フィードバック制御を行う。そして、膜式抵抗に印加
される電圧により空気容量を検出するものである。従っ
て、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抵抗は別個に設け
る必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、今まで提案されている直熱型空気流量セ
ンサにおいては、発熱部としての膜式抵抗と温度補償抵
抗とは全く異なる場所に設けられている。たとえば膜式
抵抗は計測管（ダクト）内に設けられているのに対し、
温度補償抵抗はダクト外に設けられている（参照；特願
昭５９−９０１２０号、９１０４０号、９１０４１号、
９１０４２号、９１８０４号、９１８０５号）。従って
、支持体を含む膜式抵抗の熱容量と支持体を含む温度補
償抵抗の熱容量との相違から、膜式抵抗系の過渡温度特
性と温度補償抵抗系の過渡温度特性とが異なる。この結
果、過渡時の膜式抵抗と温度補償抵抗との温度差がばら
つき、従って、測定流量誤差が生じるという問題がある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、測定流量誤差が小さい直熱式（空気）
流量センサを提供することにあり、その手段は、膜式抵
抗および温度補償抵抗を、同一基板材料、同一熱容量、
および同一寸法により構成し、共に流体（気体）通路内
の支持手段に同一の支持法により設けたことにある。

〔作　用〕

上述の手段によれば、膜式抵抗系の過渡温度特性と温度
補償抵抗系の過渡温度特性とを同一になり、この結果、
過渡時の膜式抵抗と温度補償抵抗との温度差のばらつき
が小さくなり、測定流量誤差も小さくなる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明に係る膜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である。

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内にスティ５に支持されたダクト６が設け
られ、その内部に空気流量をは計測するための発熱部と
しての膜式抵抗７および温度補償抵抗８が設けられてい
る。膜式抵抗７は温度補償抵抗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。

膜式抵抗７および温度依存抵抗８は、同一構造であり、
たとえば第５Ａ図、第５Ｂ図に示す構成をなしている。

第５Ａ図、第５Ｂ図において、７１はシリコン基板であ
って、その表面に絶縁膜７またとえばＳｉＯ□もしくは
ＴｉＯ２膜を成膜し、また、その上に抵抗としてのＡｕ
、　ｐｔ等の金属膜７３をパターニングし、さらに、そ
の上に保護膜７４たとえばＳｉｎｇを成膜している。

センサ回路９は外気温度に対して膜式抵抗７の温度が一
定になるように該抵抗７の発熱量をフィードバック制御
し、すなわち、膜式抵抗７と温度補償抵抗８との温度差
が一定なるように膜式抵抗７の発熱量をフィードバック
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１１の制御等を行うものである
。

センサ回路９は、第６図に示すごとく、膜式抵抗７、温
度補償抵抗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膜式抵抗７（この場合、サ
ーミスタ）の温度が低下し、この結果、膜式抵抗７の抵
抗値が下降してＶ、＜ＶＲとなると、比較器９３の出力
によってトランジスタ９４の導電率が増加する。

従って、膜式抵抗７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電圧バッファ９５の
出力電圧■。は上昇する。逆に、空気流量が減少して膜
式抵抗７の温度が上昇すると、膜式抵抗７の抵抗値が増
加してＶｌ　＞ｖＲとなり、比較器９３の出力によって
トランジスタ９４の導電率が減少する。従って、膜式抵
抗７の発熱量が減少し、同時に、電圧バシファ９５の出
力電圧Ｖ０は低下する。このようにして、膜式抵抗７の
温度は外気温度に対して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
。

なお、膜式抵抗７の系と温度補償抵抗８の系との過渡温
度特性が異なると、ブリッジ回路のバランスが（ずれ、
測定流量誤差を生じる。

第１Ａ図は本発明の第１の実施例としての直熱式空気流
量センサを示す断面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のダクト内
の側面図である。第１Ａ図、第１Ｂ図において、膜式抵
抗７はガラス、石英、ポリイミドフィルム等の断熱材２
１を介して放熱特性に優れる支持体（例えばアルミ板、
銅板等）２２に接着されている。また、支持体２２は断
熱材２３たとえばゴム板、テフロン、ポリイミドフィル
ム等を介してダクト６に接着される。膜式抵抗７はその
両端からＡｕ、　Ｐｔ等ワイヤボンディング２６を介し
てポリイミドフィルム等の絶縁材２４の表面に銅等の導
体を印刷したリード線２５に接続される。ここで、リー
ド線２５は支持体２２表面に耐熱アラルダイト等によっ
て接着されている。

同様に、温度補償抵抗８は断熱材２１′を介して放熱特
性に優れる支持体２２′に接着されている。また、支持
体２２′は断熱材２３′を介してダクト６に接着される
。温度補償抵抗８はその両端からワイヤボンディング２
６′を介して絶縁材２４′の表面に導体を印刷したリー
ド線２５′に接続される。リード＆？Ｉ２５’は支持体
２２′表面に耐熱アラルダイト等によって接着されてい
る。

このように、第１Ａ図、第１Ｂ図に示す第１の実施例に
おいては、膜式抵抗７と温度補償抵抗８とが空気流に対
して全（同様な構成となっている。

つまり、膜式抵抗７の系と温度補償抵抗８の系とは同一
熱容量を有し、従って、膜式抵抗７の過渡温度特性と温
度補償抵抗８の過渡温度特性とが同一となる。この結果
、過渡時の膜式抵抗７と温度補償抵抗８との温度差のば
らつきが小さくなり、延いては、測定流量誤差も小さく
なる。

なお、第１Ａ図、第１Ｂ図においては、膜式抵抗７と温
度補償抵抗８とは別個の基板に且つ反対側に設けられて
いるので、膜式抵抗７の発熱量は温度補償抵抗８にほと
んど影響しない。

第２図は本発明の第２の実施例としての直熱式空気流量
センサのダクト内の側面図である。第２図においては、
膜式抵抗７と温度補償抵抗８とを近接させ、且つ温度補
償抵抗８を膜式抵抗７より上流側に設けである。つまり
、膜式抵抗７および温度補償抵抗８を同一基板２２ａ上
に接着させてあり、これにより、膜式抵抗７の系と温度
補償抵抗８の系とは共通°の熱容量を有し、従って、こ
の場合にも、膜式抵抗７の過渡温度特性と、温度補償抵
抗８の過渡温度特性とが同一となる。この結果、過渡時
の膜式抵抗７と温度補償抵抗８との温度差のばらつきが
小さくなり、延いては、測定流量誤差も小さくなる。

なお、第２図においては、温度補償抵抗８を膜式抵抗７
の上流側に設けであるので、膜式抵抗７の発熱量は温度
補償抵抗８にほとんど影響しない。

第３図は本発明の第３の実施例としての直熱式空気流量
センサのダクト内の断面図である。第３図においては、
唯一の基板２２ｂを設けてあり、その表裏に膜式抵抗７
および温度補償抵抗８を接着させてあり、これにより、
膜式抵抗７の系と温度補償抵抗８の系とは共通の熱容量
を有し、従って、この場合にも、膜式抵抗７の過渡温度
特性と温度補償抵抗８の過渡温度特性とが同一となる。

この結果、過渡時の膜式抵抗７と温度補償抵抗８との温
度差のばらつきが小さくなり、延いては、測定流量誤差
も小さくなる。

なお、第３図においては、膜式抵抗７と温度補償抵抗８
とは互いに反対側に設けられているので、膜式抵抗７の
発熱量は温度補償抵抗８にほとんど影響しない。

なお、前述したごとく、本発明に係る流量センサは空気
流量センサ以外にも適用し得る。

〔発明の効果〕

第７図、第８図は本発明の詳細な説明するための図であ
る。従来のごとく、膜式抵抗７と温度補償抵抗８とが全
く異なる場所に設けられていると、第７図（Ａ）に示す
ごとく雰囲気温度Ｔ１が変化した場合、膜式抵抗７の温
度Ｔ、と温度補償抵抗８の温度Ｔ２の変化は異なる。な
お、第７図（Ａ）では、膜式抵抗７を通電させない場合
を示す。つまり、雰囲気温度Ｔ１の立上り時には、膜式
抵抗７の温度Ｔ１が温度補償抵抗８の温度Ｔ２より早く
立上り、この結果、発熱量が少なくなり、従って、一定
温度差にするために、第７図（Ｂ）に示すごとく、出力
ｖ０はΔ■１だけ低下する。他方、雰囲気温度Ｔ、の立
下り時には、膜式抵抗７の温度Ｔ、が温度補償抵抗８の
温度Ｔ２より早く立下り、この結果、発熱量が多くなり
、従って、一定温度差にするために、第７図（Ｂ）に示
すごとく、出力Ｖ０はΔ■２だけ増加する。これに対し
、本発明によれば、膜式抵抗７と温度補償抵抗日の温度
変化が、第８図（Ａ）に示すごとく、共に等しく、従っ
て、第８図（Ｂ）に示すごとく、出力Ｖ、の誤差は生じ
ない。

このように本発明によれば、過渡時の膜式抵抗と温度補
償抵抗との温度差のばらつきが小さくでき、従って、測
定流量誤差を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る直熱型空気流量センサの第１の
実施例を示す断面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のダクト内の
側面図、第２図は本発明に係る直熱型空気流量センサの
第２の実施例を示すダクト内の側面図、第３図は本発明
に係る直熱型空気流量センサの第３の実施例を示すダク
ト内の断面図、第４図は本発明に係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５Ａ図
は第４図の膜式抵抗（温度補償抵抗）の平面図、第５Ｂ
図は第５Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第６図は第４図のセン
サ回路の回路図、第７図、第８図は本発明の詳細な説明
するための図である。１・・・内燃機関、２・・・吸気通路、６・・・計測管
（ダクト）、７・・・膜式抵抗、８・・・温度補償抵抗
、９・・・センサ回路、１０・・・制御卸回路、２２．
２２’。２２ａ、２２ｂ・・・基板（支持体）。

Claims

【特許請求の範囲】１、流体通路内に発熱手段として作用する膜式抵抗およ
び前記流体通路内の流体の温度を検知する温度補償抵抗
を支持手段を介して設け、前記膜式抵抗の温度と前記温
度補償抵抗の検出温度との差が一定になるように前記膜
式抵抗の発熱量をフィードバック制御し、該膜式抵抗に
印加される電圧により前記流体通路内の流量を検出する
直熱式流量センサにおいて、前記膜式抵抗および温度補
償抵抗が、同一基板材料、同一熱容量、および同一寸法
を有し、且つ前記支持手段に同一支持法により設けられ
ていることを特徴とする直熱式流量センサ。２、前記支持手段が、前記膜式抵抗用の支持体、および
前記温度補償抵抗用の支持体を具備し、前記各支持体を
前記流体通路の流体の流れに対して対称に配設し、前記
膜式抵抗と前記温度補償抵抗とを互いに反対側に接着せ
しめた特許請求の範囲第１項に記載の直熱式流量センサ
。３、前記支持手段が唯一の支持体を具備し、前記膜式抵
抗および前記温度補償抵抗を近接せしめて前記支持体に
設けられると共に前記温度補償抵抗を前記膜式抵抗より
上流側に配設した特許請求の範囲第１項に記載の直熱式
流量センサ。４、前記支持手段が唯一の支持体を具備し、該支持体の
表裏にそれぞれ前記膜式抵抗および前記温度補償抵抗を
設け、該支持体の表裏を前記流体通路の流体の流れに対
称に配設した特許請求の範囲第１項に記載の直熱式流量
センサ。