JP2014169948A - 熱式流体計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
計測誤差を適切に補正して高精度な計測を実現する。
【解決手段】
通路部と回路室を備えるモジュールと、前記通路部に配置されるセンサ素子と、前記回路室に配置される回路素子と、を有する熱式流体計測装置において、前記回路素子は、流体の温度と前記モジュールの温度との温度差情報と、前記流体の温度または前記モジュールの温度のうち少なくとも一方の温度と、から、前記センサ素子が検出した流量情報を補正する補正部を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、熱式流体計測装置に係り、特に自動車エンジンの吸気系に設置してエンジンの吸入空気流量を測定する熱式流体計測装置に関する。

近年、自動車による環境負荷を低減するためには、高度な燃焼制御技術が必要である。このためにはエンジンへの吸入空気量を正確に把握する必要があり、自動車に搭載される熱式流体計測装置は更なる高精度化が望まれている。これに対し、内燃機関の近傍に設置することの多い熱式流体計測装置においては、自動車の内燃機関の周囲温度は様々な要因により大きく変動するため、温度に起因する計測誤差低減技術が重要な技術である。

例えば、内燃機関から生じる熱によりセンサモジュールの温度が上昇すると、吸入される空気の温度とセンサモジュールの温度との温度差により計測誤差が生じることが経験的に知られている。この計測誤差を抑制する従来技術としては、特許文献１により開示される技術がある。

特開２０１０−２１６９０６号公報

一方、最近ではエンジンのダウンサイジング化や低アイドル化の流れを受け、熱式流体計測装置にはさらなる低流量域への対応が要求されている。しかしながら、熱式流体計測装置のセンサ素子近傍の流れ場が層流に近づく極めて低い流量域においては、内燃機関から生じる熱による計測誤差が吸入される空気の温度とセンサモジュールの温度との温度差以外にも依存する場合があることが、本筆者らによる検討の結果判明した。そのため、特許文献１には、内燃機関から生じる熱による計測誤差を低減し、更なる高精度な計測を行うことに関して検討の余地が残されている。

そこで本発明は、高精度な熱式流体計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の温度補正方法、および温度補正方法を備える熱式流体計測装置は、通路部と回路室を備えるモジュールと、前記通路部に配置されるセンサ素子と、前記回路室に配置される回路素子と、を有し、前記回路素子は、流体の温度と前記モジュールの温度との温度差情報と、前記流体の温度または前記モジュールの温度のうち少なくとも一方の温度と、から、前記センサ素子が検出した流量情報を補正する補正部を備える。

本発明によれば、高精度な熱式流体計測装置を提供することができる。

第１実施例をなす熱式流体計測装置の構造 第１実施例をなす熱式流体計測装置のセンサ素子１００の断面図 第１実施例をなす熱式流体計測装置のセンサ素子１００の上面図 第１実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路 第１実施例をなす熱式流体計測装置の温度補正部５００のブロック図 第２実施例をなす熱式流体計測装置の構造 第２実施例をなす熱式流体計測装置のセンサ素子１００の構造 第２実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路 第３実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路 第４実施例をなす熱式流体計測装置のチップ８００の構造 第４実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路 吸入される空気とセンサモジュールの温度差に起因した計測誤差例 吸入される空気とセンサモジュールの温度差と計測誤差の相関例

以下、本発明を実施するための実施形態について、図面を用いて説明する。

本発明の第１実施例をなす熱式流体計測装置の構造を図１に示す。配管１により形成した主通路２の中は主流体３が通流可能であり、この主流体３の流量を測定するため主通路２にはケーシング４を挿入する。ケーシング４には主流体３の一部を導入する通路５を形成し、通路５に導入した支流体６にさらすようにセンサ素子１００を配置する。センサ素子１００は支持体７により支持され、支持体７には回路素子２００を搭載する。回路素子２００はセンサ素子１００の出力信号を流量情報に変換して外部に出力する。

次に、センサ素子１００の構造を図２ａ、図２ｂに示す。センサ素子１００は、シリコン基板１０１の一面に絶縁膜１０２を形成し、シリコン基板１０１の他面側からエッチング処理を行い、ダイアフラム１０９を形成する。ダイアフラム１０９上には発熱抵抗体１０３と、流量を検出するための検出抵抗体１０５、１０６、および発熱抵抗体１０３の温度を計測するための測温抵抗体１０４を形成する。尚、検出抵抗体１０５は支流体６の主な流動方向に対して発熱抵抗体１０３の上流側に配置し、検出抵抗体１０６は支流体６の主な流動方向に対して発熱抵抗体１０３の下流側に配置し、測温抵抗体１０４は発熱抵抗体１０３の近傍に配置する。さらに上記抵抗体の上部に絶縁性の保護膜１０８を形成することで、支流体６に含まれる汚損物等がセンサ素子１００に付着することによる各抵抗間のショートや抵抗材料の腐食から保護している。尚、上記の各抵抗体１０３〜１０６には抵抗温度係数の大きな材料を適用することが望ましい。抵抗温度係数の大きな材料として、例えば、シリコン、白金、タングステン、モリブデン、タンタル、チタンなどがある。

次に、熱式流体計測装置の計測回路を図３に示す。計測回路は、流量検出回路３００と、発熱制御回路４００とを備える。流量検出回路３００は、流量を検出する回路であり、検出抵抗体１０５と検出抵抗体１０６とを交互に接続したブリッジ回路（以下、検出ブリッジ回路と呼称する）と、ＡＤ変換器３０１と、補正部５００とを備える。検出ブリッジ回路の中間電位Ｖａ、ＶｂはＡＤ変換器３０１に入力しデジタル変換する。補正部５００はＶａ，Ｖｂに応じたデジタル値に基づいて流量を導出する。

発熱制御回路４００は、発熱抵抗体１０３を所定温度に制御する回路であり、支流体６の温度に応じて抵抗値が変化する感温抵抗体１０７と測温抵抗１０４とからなるブリッジ回路（以下、測温ブリッジ回路と呼称する）と、ＡＤ変換器４０１と、制御部４０２と、ＤＡ変換器４０３と、駆動トランジスタ４０４と、発熱抵抗１０３とを備える。測温ブリッジ回路の中間電位Ｖｃ、ＶｄはＡＤ変換器４０１に入力しデジタル変換する。制御部４０２はＶｃ、Ｖｄに応じたデジタル値に基づいて発熱抵抗１０３の駆動量情報を生成する。該駆動量情報はＤＡ変換器４０３および駆動トランジスタにより駆動信号に変換し発熱抵抗１０３に印加する。

ここで、吸入される空気の温度Ｔａとセンサモジュールの温度Ｔｍの温度差に起因した計測誤差(以下、ΔＴ誤差と呼称する)について図１１、図１２を用いて説明する。

吸入される空気とセンサモジュールの温度差を一定にした状態において、ＴａがＴａ１の場合と、Ｔａ１よりも低温のＴａ２の場合のΔＴ誤差を図１１に示す。尚、横軸は流量を示し縦軸はΔＴ誤差の大きさＥを示す。図１１は、流れ場が層流に近づく低流量域では、吸入される空気とセンサモジュールの温度差が一定であっても、Ｔａが変わると誤差の大きさが変わる傾向を示し、この傾向は低流量になるほど顕著となっている。

また、図１１に記載の流量Ｑ₁におけるΔＴ誤差の大きさＥと、吸入される空気とセンサモジュールの温度差の相関を図１２に示す。図１２は、ある流量Ｑ１におけるΔＴ誤差の大きさＥを求めるために（Ｔａ−Ｔｍ）の他に、Ｔａを利用する必要性を示唆する。尚、ΔＴ誤差がＴａに対する依存性をもつ理由として、センサ素子１００付近を通過する支流体６ａの流速勾配が、空気と検出抵抗１０５、１０６との伝熱量に影響する点が挙げられる。

これを受け、本発明による熱式流体計測装置は、吸入される空気の温度Ｔａおよびセンサモジュールの温度Ｔｍを、補正部５００に取り込み、（Ｔａ−Ｔｍ）、かつ、Ｔａに基づいてＡＤ変換器３０１の出力を補正できるようにした。

吸入される空気の温度Ｔａは、支持部材９を用いてケーシング４の外部に主流体３にさらす様に配置したサーミスタ１０、固定抵抗１３からなる第１温度センサにより検出し、第１温度センサの出力はＡＤ変換器３０２を介して補正部５００に入力する。

尚、第１実施例では、平板状として放熱性を向上した支持部材９ａと、細長くして熱抵抗を向上した支持部材９ｂとを用いることでサーミスタ１０の応答向上およびケーシング４からの伝熱抑制を図っている。

一方、センサモジュールの温度Ｔｍは、支持体７上に配置したサーミスタ１１、および固定抵抗１４からなる第２温度センサにより検出し、第２温度センサの出力はＡＤ変換器３０３を介して補正部５００に入力する。

尚、固定抵抗１３、１４の実現方法はディスクリート部品を用いても良いし、回路素子２００内部に抵抗温度係数の小さな材料を用いて形成してもよい。

次に、補正部５００の構成について図４を用いて説明する。補正部５００はΔＴ誤差を補正するための補正量を導出する補正量導出部５０１と、吸入される空気またはセンサモジュールのいずれか一方の温度と基準温度との温度差のみに応じた特性変動誤差を補正するための補正量を導出する補正量導出部５０５と、各補正量導出部に温度情報を伝えるための演算器５０２、マルチプレクサ５０６と、各補正量導出部により導出した補正量を反映するための演算器５０４、５０７と、ＤＡ変換器５０８とを備える。

次に、補正部５００の動作について図４を用いて説明する。まず、ＡＤ変換器３０１の出力した流量信号ＱとＡＤ変換器３０２の出力した吸入される空気の温度信号ＴａとＡＤ変換器３０３の出力したセンサモジュール温度信号Ｔｍを補正部５００に入力する。補正量導出部５０１は、ΔＴ誤差を補正するための補正量を導出する。ＡＤ変換器３０２、３０３の出力Ｔａ、Ｔｍを演算器５０２により減算し、吸入される空気とセンサモジュールの温度差に応じた信号Ｘ１を生成する。補正量導出部５０１がΔＴ誤差を補正するための補正量を導出するため、流量信号Ｑと、演算器５０２により生成された温度差に応じた信号Ｘ１と、ＡＤ変換器３０２の出力Ｔａとを補正量導出部５０１に入力する。補正量導出部５０１は、入力したＱ、Ｘ１、Ｔａに基づいて補正量Ｙ１を導出する。演算器５０４により流量信号Ｑに補正量Ｙ１を加算して、補正後信号Ｑｒを生成する。

前述した様に、ΔＴ誤差の大きさは吸入される空気とセンサモジュールの温度差、かつ、吸入される空気の温度に依存しているため、補正量Ｙ１の導出にはこの依存性を考慮した導出手法が必要である。本発明の第一実施例における補正量導出部５０１が導出する補正量Ｙ１は、以下の関係を満足する。ここで、Ａ（Ｑ）およびＢ（Ｑ）は流量信号Ｑの関数である。

尚、補正量導出部５０１には吸入される空気の温度信号Ｔａに代えてセンサモジュールの温度信号Ｔｍを入力しても良い。ただし、その場合は補正量導出部５０１の内部でＴｍおよびＸ１からＴａを推定する処理を追加するなど、補正量Ｙ１が吸入される空気の温度に対して依存性をもつことを配慮する必要がある。

次に、信号Ｑｒを補正量導出部５０５に入力し、補正量導出部５０５は周囲温度と基準温度との温度差のみに応じた特性変動誤差を補正するための補正量を導出する。補正量導出部５０５が補正量を導出するため、ＡＤ変換器３０２の出力Ｔｍ、またはＡＤ変換器３０３の出力Ｔａのいずれか一方を、マルチプレクサ５０６を介した温度信号Ｔ２として補正量導出部５０５に入力する。補正量導出部５０５は、入力したＱｒ、Ｔ２に基づいて補正量Ｙ２を導出し、演算器５０７により信号Ｑｒに加算して補正後信号Ｑｒｒを生成する。

尚、特性変動誤差の大きさは、吸入される空気またはセンサモジュールのいずれか一方の温度と基準温度との温度差に依存し、補正量導出部５０５が導出する補正量Ｙ２は、以下の関係を満足する。尚、Ｃ（Ｑｒ）はＱｒの関数である。

そして、信号ＱｒｒはＤＡ変換器５０８を用いてアナログ信号に変換し外部装置へ出力する。

第１実施例をなす熱式流体計測装置の利点は、補正部５００の動作によりΔＴ誤差を高精度に補正できる点である。これによって、低流量における高精度な流量計測を実現することができる。

さらに本実施例では、ケーシング４内に通路５を設け、通路５内部にセンサ素子１００を配置した。これにより、主流体３に含まれる異物のセンサ素子１００への衝突または付着を抑制し、かつ、センサ素子１００周囲の流れ場を整流する効果が生まれるので、信頼性と計測精度を向上している。

さらには、通路５のセンサ素子１００よりも上流側に曲がり部５ａを設けた。これにより、曲がり部５ａよりも下流側の流れ場を整流する効果が生まれ、計測精度を向上させた。

さらには、サーミスタ１０の支持部材として、平板状として放熱性を向上した支持部材９ａと、細長くして熱抵抗を向上した支持部材９ｂを用いた。これにより、サーミスタ１０の応答性向上とケーシング４からの伝熱抑制を図り、第１温度センサの計測精度を向上させた。

次に、第２実施例をなす熱式流体計測装置について、図５〜図７を用いて説明する。

第２実施例をなす熱式流体計測装置は、第１実施例をなす熱式流体計測装置におけるサーミスタ１０、１１に代えて、センサ素子１００上に形成した感温抵抗１５、および回路素子２００内に形成した感温抵抗１６を備える構成をとる。これら以外の主要な構成については、その動作を含めて第１実施例をなす熱式流体計測装置と同じであるため説明を省略する。

感温抵抗体１５を備えたセンサ素子１００の構成を図６に示す。第２実施例では、支流体６の温度から吸入される温度Ｔａを検出する。感温抵抗体１５は温度に応じて抵抗値が変化する抵抗体である。支流体６の温度を検出するため、感温抵抗体１５を通路５内に配置されるようセンサ素子１００上に搭載する。さらに、感温抵抗体１５を、支流体６の温度を検出するために、センサ素子１００上であって発熱抵抗１０３からの熱影響を受けにくい位置に配置する。例えば、発熱抵抗体１０３よりも上流側、さらに好ましくは、支流体６の進行方向に対し発熱抵抗体１０３と重ならない位置に感温抵抗１５を配置するとよい。第２実施例では感温抵抗体１０７に隣接するようにセンサ素子１００上に配置する。また、支流体６の温度変化により高速に追従するため、感温抵抗体１５と感温抵抗体１０７を共にダイアフラム１０９上に配置する構成でも良い。

第２実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路を図７に示す。感温抵抗体１５は固定抵抗１７と直列接続し、前述の測温ブリッジ回路に並列接続する。そして、測温ブリッジ回路の出力Ｖｄと共に測温抵抗体１５と固定抵抗１７の中点電位ＶｅをＡＤ変換器３０４に入力する。ＡＤ変換器３０４は、ＶｄおよびＶｅの差電圧をデジタル信号に変換する。感温抵抗体１５、１０７ｂ、１０７ｃの抵抗値は支流体６の温度に依存し、固定抵抗１７の抵抗値は変わらないため、ＡＤ変換器３０４の出力は支流体６の温度を示す信号となる。

尚、固定抵抗１７の実現方法はディスクリート部品を用いても良いし、回路素子２００内部に抵抗温度係数の小さな材料を用いて形成してもよい。

一方、感温抵抗体１６は搭載位置が変更になったが、回路動作は第１実施例をなす熱式流体計測装置におけるサーミスタ１１と同じである。感温抵抗体１６は、例えば、回路素子２００内にポリシリコンを用いた抵抗として実現できる。

第２実施例をなす熱式流体計測装置の利点は、第１実施例をなす熱式流体計測装置と同様に、補正部５００の動作によりΔＴ誤差を高精度に補正できる点である。これによって、低流量における高精度な流量計測を実現することができる。

さらに第２実施例では、センサ素子１００上に形成した感温抵抗体１５を用いて吸入される空気温度Ｔａを計測する構成とした。上記構成により、支持部材９およびサーミスタ１０を設けるためのコストを削減できると共に、熱容量の小さな感温抵抗１５を用いることで、温度に対する応答性を向上することが可能となる。

さらには、回路素子２００上に形成した感温抵抗体１６を用いてセンサモジュール温度Ｔｍを計測する構成とした。これにより、サーミスタ１１を設けるためのコストを削減できると共に、熱容量の小さな感温抵抗１６を用いることで、温度に対する応答性を向上することが可能となる。

第２実施例によれば、吸入される空気温度Ｔａおよびセンサモジュール温度Ｔｍを、応答性の高い感温抵抗体を用いて測定しているので、より高精度な流量検出が可能となる。

次に、第３実施例をなす熱式流体計測装置について、図８を用いて説明する。

第３実施例をなす熱式流体計測装置は、第１実施例をなす熱式流体計測装置における補正部５００を電子制御ユニット６００（以下、ＥＣＵ６００）に設けた構成をとる。

検出ブリッジ回路の中間電位Ｖａ、Ｖｂは差動アンプ３０５に入力し、ＥＣＵ６００に出力される。差動アンプ３０５の出力はＡＤ変換器６０１によりデジタル変換され、補正部５００へ入力する。また、吸入される空気の温度は、サーミスタ１８、固定抵抗２０からなるブリッジ回路により検出し、ＡＤ変換器６０２を介して補正部５００に入力する。同様に、センサモジュールの温度は、サーミスタ１９、固定抵抗２１からなるブリッジ回路により検出し、ＡＤ変換器６０３を介して補正部５００に入力する。そして、補正部５００は第１実施例に既述の補正処理を実行する。

第１実施例では、熱式流量計測装置で流量信号Ｑの補正を行い、補正された流量信号を外部（ＥＣＵ６００）に送信していたが、第三実施例では、ＥＣＵ６００に流量信号Ｑ、吸入される空気の温度信号Ｔａ、モジュール温度信号Ｔｍを送信し、ＥＣＵ６００に設けられた補正部５００で補正を行っている。尚、第３実施例に示した様に、センサ素子１００、回路素子２００、補正部５００、吸入される空気の温度を計測する手段、そして、センサモジュールの温度を計測する手段は、その全てが単一の装置に備わっている必要はない。例えば、センサ素子１００、回路素子２００、センサモジュールの温度計測手段を流量センサに備え、空気の温度計測手段を単体で設け、これらが検出する信号を用いて補正を行う補正部５００のみＥＣＵ６００に設けても良い。

次に、第４実施例をなす熱式流体計測装置について、図９、図１０を用いて説明する。

図９に示されるように、第４実施例における流量検出素子は、シリコン基板からなる半導体チップ８００に流量検出部と回路部を一体に形成する構成である。第４実施例における流量検出部は、第１実施例におけるセンサ素子１００同様に、シリコン基板をエッチング処理することにより空洞部あるいは凹部を形成することで一部薄膜状としたメンブレン（第１実施例でのダイアフラム）と、メンブレン上に設けられる発熱体と、発熱体の上流側と下流側に設けられる温度検出体を有する。温度検出体は一部あるいは全体がメンブレン上に形成される構成である。

第４実施例をなす熱式流体計測装置は、センサ素子１００と回路素子２００を１つのチップ８００に集積化した構成となっている。併せて、吸入される空気とセンサモジュールの温度差を計測する手段とセンサモジュールの温度を計測する手段もチップ８００に設けた構成とする。

チップ８００の構成を図９に示す。チップ８００は、ダイアフラム１０９、流量検出回路３００、発熱制御回路４００、熱電対８０１、感温抵抗体８０２、送信部７０１を有する。尚、ダイアフラム１０９、流量検出回路３００、発熱制御回路４００の構成は、第１実施例と同じため説明を省略する。

熱電対８０１の一方の接点８０１ａはダイアフラム１０９内に設け、他方の接点８０１ｂはダイアフラム１０９外に設ける。これにより、接点８０１ａはダイアフラム１０９上を通過する支流体６の温度に追従し、接点８０１ｂはチップ８００の温度、即ち、チップ８００を搭載しているセンサモジュールの温度に追従する。熱電対は２つの接点間に生じた温度差に応じた電圧を生じるため、上記構成により空気およびセンサモジュールの温度差を計測することができる。また、接点８０１ｂと感温抵抗体８０２は近接して配置する。これにより、接点８０１ｂと感温抵抗体８０２の温度を略等しくできる。

上記構成により、空気およびセンサモジュールの温度差、および、センサモジュールの温度を計測でき、さらには、これらの温度情報から空気の温度を導くことができる。

第４実施例をなす熱式流体計測装置の計測回路を図１０に示す。流量検出回路３００、熱電対８０１、感温抵抗体８０２がそれぞれ検出した計測情報は、送信部７０１から出力しハーネス７０３を介してＥＣＵ６００に設けた受信部７０２へ伝送する。そして、ＥＣＵ６００に設けた補正部５００は受信部７０２が受信した情報を用いて既述の補正動作を実行する。

尚、ハーネス７０３については、流量検出回路３００、熱電対８０１、感温抵抗体８０２がそれぞれ検出した計測情報毎に専用ハーネスを準備しても良い。また、所定の通信プロトコルを用いることによりハーネス本数を低減することも可能である。さらには、無線通信技術を適用してハーネスを削減することもできる。

尚、ＥＣＵ６００への信号伝送にデジタル通信技術を用いる他の利点として、伝送情報の信頼性を向上する効果が期待できる。車載ハーネスは車載機器が発する様々な電磁ノイズの影響をうけ、ハーネスに重畳したノイズが伝送情報に影響を与える危険性がある。これに対し、デジタル通信は誤り検出技術などを容易に適用できるため、伝送情報の信頼性を向上することができる。

また、第１実施例における補正部５００は、流量信号Ｑ、吸入される空気の温度Ｔａ、吸入される空気とセンサモジュールの温度差（Ｔａ−Ｔｍ）を補正量導出のためのパラメータとして利用した。一方、第４実施例における補正部５００は、流量信号Ｑ、センサモジュールの温度Ｔｍ、吸入される空気とセンサモジュールの温度差（Ｔａ−Ｔｍ）を入力とする。本実施例においては、空気およびセンサモジュールの温度差、およびセンサモジュールの温度から空気の温度Ｔａを導くことにより、第１実施例における補正部５００と同様のパラメータを内部し、補正動作を実現する。

また、第４実施例の変形例として、補正部５００をチップ８００に集積化しても良い。この場合、チップ８００の個別バラつきに応じた補正処理を実現でき、送信部７０１、受信部７０２を省略することも可能となる。さらには、ＥＣＵ６００の信号処理量も軽減できる。

以上に説明した各実施例において、補正量導出部５０１が補正量Ｙ１を導出する際に用いる関数Ａ（Ｑ）およびＢ（Ｑ）は、メモリ装置にマップデータとして記憶させておいても良いし、算術演算によって求めても良く、導出媒体は特に限定されるものではない。また、補正量導出部５０５が補正量Ｙ２を導出する際に用いる関数Ｃ（Ｑｒ）も同様である。

また上記では、補正量導出部５０１と補正量導出部５０５が直列に処理を行う構成となっているが、並列に処理を行う構成としても良い。

また、上記の各実施例における熱式流体計測装置は、検出素子に抵抗温度係数の高い抵抗体を用いたが、例えば、熱電対を用いた場合でも良い。同様に、ゼーベック効果、トムソン効果、ペルティエ効果などの熱電変換効果を利用した検出素子を用いた場合も、同様の効果を得ることができる。

1：配管、2：主通路、3：主流体、4：ケーシング、5：通路、6：支流体、7：支持体、8：回路室、9：支持部材、10：サーミスタ、11：サーミスタ、12：コネクタ、13：固定抵抗、14：固定抵抗、15：抵抗体、16：抵抗体、17：固定抵抗、18：サーミスタ、19：サーミスタ、20：固定抵抗、21：固定抵抗、100：センサ素子、101：シリコン基板、102：絶縁膜、103：発熱抵抗体、104：側温抵抗体、105：検出抵抗体、106：検出抵抗体、107：感温抵抗体、108：保護膜、109：ダイアフラム、200：回路素子、300：流量検出回路、301：AD変換器、302：AD変換器、303：AD変換器、304：AD変換器、305：アンプ、400：発熱制御回路、401：AD変換器、402：制御部、403：DA変換器、404：トランジスタ、500：補正部、501：補正量導出部、502：演算器、504：演算器、505：補正量導出部、506：マルチプレクサ、507：演算器、508：ＤＡ変換器、600：ECU、601：AD変換器、602：AD変換器、603：AD変換器、700：通信手段、701：送信部、702：受信部、703：ケーブル、800：チップ、801：熱電対、802：抵抗体

Claims (16)

1. 通路部と回路室を備えるモジュールと、前記通路部に配置されるセンサ素子と、前記回路室に配置される回路素子と、を有する熱式流体計測装置において、
   前記回路素子は、流体の温度と前記モジュールの温度との温度差情報と、前記流体の温度または前記モジュールの温度のうち少なくとも一方の温度と、から、前記センサ素子が検出した流量情報を補正する補正部を備えることを特徴とする熱式流体計測装置。
2. 前記センサ素子は、半導体基板に構成されるダイアフラムと、前記ダイアフラム上に設けられる発熱抵抗体と、前記ダイアフラム上であって前記発熱抵抗体の上流側と下流側に設けられる複数の温度検出体と、を有し、
   前記流体の温度を測定する第一の温度センサと、前記モジュールの温度を測定する第二の温度センサと、を有し、
   前記第二の温度センサを前記回路室内に設けることを特徴とする請求項１に記載の熱式流体計測装置。
3. 前記モジュールの外側、かつ、前記流体にさらされる位置に前記第一の温度センサを設けることを特徴とする請求項２記載の熱式流体計測装置。
4. 前記第一の温度センサを前記モジュールから突出した支持部材によって支持し、前記支持部材は前記モジュールから前記第一の温度センサへの伝熱を抑制する伝熱抑制部を備えることを特徴とする請求項３に記載の熱式流体計測装置。
5. 前記第一の温度センサを前記半導体基板上に設けることを特徴とする請求項２に記載の熱式流体計測装置。
6. 前記半導体基板は、前記発熱抵抗体の温度に応じて抵抗値が変わる第一の感熱抵抗体と、前記流体の温度に応じて抵抗値が変わる第二の感温抵抗体と、前記流体の温度に応じて抵抗値が変わる第三の感温抵抗体と、前記流体の温度に応じて抵抗値が変わる第四の感熱抵抗体からなるブリッジ回路を有し、
   前記回路素子は、前記ブリッジ回路の出力を用いて前記発熱抵抗体の発熱量を制御する制御部を有し、
   前記第一の温度センサは、前記第二の感温抵抗体と前記第三の感温抵抗体と前記第四の感熱抵抗体のうち少なくとも１つ以上の感熱抵抗体から構成されることを特徴とする請求項２に記載の熱式流体計測装置。
7. 前記回路素子は、前記センサ素子からの信号を入力し前記流体の所定パラメータの計測結果を出力する計測回路を有し、前記計測回路と前記第二の温度センサとを同一の半導体チップに集積化することを特徴とする請求項２に記載の熱式流体計測装置。
8. 前記補正部は、前記流体の温度と前記モジュールの温度との温度差に応じた第一補正量を格納する第一補正メモリデータと、前記流体の温度または前記モジュールの温度のうち少なくとも一方の温度に応じた第二補正量を格納する第二補正メモリデータと、のうち少なくとも一方のメモリデータを有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流体計測装置。
9. 前記補正部は、前記流体と前記モジュールの温度差と、前記流体の温度と前記モジュールの温度のうち少なくとも一方の温度と、から補正量を算出する算出手段を備えることを特徴とする前記請求項１に記載の熱式流体計測装置。
10. 前記センサ素子は、半導体基板に構成されるダイアフラムと、前記ダイアフラム上に設けられる発熱抵抗体と、前記ダイアフラム上であって前記発熱抵抗体の上流側と下流側に設けられる複数の温度検出体と、を有し、
    同一半導体基板上に、前記センサ素子と前記回路素子とを集積化し、
    前記半導体基板は、前記モジュール温度を測定するモジュール温度センサを有し、
    前記回路素子は、前記センサ素子からの信号を入力し前記流体の所定パラメータの計測結果を出力する計測回路を有することを特徴とする請求項１に記載の熱式流体計測装置。
11. 前記半導体基板は複数の熱電対を有し、
    前記複数の温度検出体は、それぞれが前記熱電対の一方の接点であることを特徴とする請求項１０に記載の熱式流体計測装置。
12. 前記複数の熱電対は、他方の接点がダイアフラム外に設けられる熱電対を有し、
    前記他方の接点がダイアフラム外に設けられている熱電対により前記流体の温度と前記モジュールの温度との前記温度差を測定することを特徴とする請求項１１に記載の熱式流体計測装置。
13. 前記他方の接点がダイアフラム外に設けられる熱電対の前記他方の接点と前記モジュール温度センサとを近接配置したことを特徴とする前記請求項１２に記載の熱式流体計測装置。
14. 吸気管を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、
    吸気管を流れる流体の温度を検出する流体温度検出手段と、
    前記流量検出手段のモジュール温度を検出するモジュール温度測定手段と、
    流量検出手段の計測結果を補正する補正手段と、備える流量検出システムにおいて、
    前記補正手段は、前記モジュール温度測定手段により検出されたモジュール温度と前記流体温度検出手段により検出された流体温度との温度差情報と、流体温度検出手段により測定された、あるいはモジュール温度測定手段により推定された流体温度情報とを用いて、流量検出手段により検出された流量情報を補正することを特徴とする流量検出システム。
15. 吸気管を流れる流体の流量を検出する流量検出手段と、
    前記流体の温度とモジュール温度との温度差を検出する温度差検出手段と、
    前記モジュール温度の温度を検出するモジュール温度検出手段と、
    前記温度差検出手段により検出した温度差情報と、前記モジュール温度検出手段により検出したモジュール温度情報に基づいて、前記流量検出手段により検出した流量情報を補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする流量検出システム。
16. 前記各検出手段により検出された前記各々の情報を、前記補正手段に送信する通信手段を備えることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の流量検出システム。