JPH02262011A - 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。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６０−１８３８２５号公報に記載されている
。

上記公報に記載の流量検出装置は何れも流速検出素子を
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直熱型、即
ち自己発熱型もある。この公報に記載の流量検出素子は
一つの基材に薄膜の抵抗体を付着し、この基材を片持支
持したものである。

また、特開昭６０−２３６０２９号公報には同じく直熱
型の空気流量センサが開示されており、腹式抵抗を設け
た基材がリード部材によって両端支持されている。同公
報においては膜式抵坑内での温度分布に着目し、上流側
の単位面積当りの抵抗値を下流側のそれより大きくする
ことにより、上流側の発熱量を下流側の発熱量より大き
くして温度分布を均一化することとしている。

流量検出装置における流速検出素子に関しては、吸入空
気の流速に応じて温度変化することが必要であるので、
流速検出素子自体あるいはその他の状況変化が上記温度
変化に対する影響因子となったのでは正確な流量検出が
困難となる。このため、前記公報に記載の技術のように
何れの検出素子も薄い平板状に形成され吸入空気の流れ
方向に平行に配設される。

この場合において、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。

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
周囲の空気へ伝達されるが、吸入空気の流速が遅い場合
には周囲の空気への熱伝導量が少なくなり、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筒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、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、前掲の特開昭５７−２０１８５８号公報に記載の
検出素子によれば、基材を薄くかつ熱伝導率の低い材質
を用いることにより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、薄膜
抵抗体の反対側に設けられた取付部までの熱伝導が抑え
られる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上要するに、上記公報に記載の吸入空気量検出装置に
おいては、流速検出素子に関し、吸入空気の流れ方向に
延在する薄膜抵抗体の温度分布、あるいは基材、リード
線等の抵抗体取付部への熱伝導に基く温度分布に鑑み、
抵抗体を含む各構成部材の構造、配置等に対策が講じら
れている。然し乍ら、吸入空気の流れ方向に延在する薄
膜抵抗体を備えた装置においては、薄膜抵抗体における
吸入空気の流れ方向の距離が固定されたものとして対策
が講じられており、流れ方向の距離を短く、即ち巾を狭
くすることは考慮されていない。

第５図は本件出願人の出願に係る特願昭６３−２２６９
００号に開示した吸入空気量検出装置に用いられる検出
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。尚、図中白抜矢印は測定対象の
、吸入空気の流れ方向を示す。これによれば、流速検出
抵抗体１，３０は平面視コ字状に形成されており、従来
のＳ字状が連続した抵抗体に比し吸入空気の流れ方向の
寸法、即ち流速検出抵抗体１３０の巾は小さく抑えるこ
とができ、良好な温度分布が形成される。

然し乍ら、上記検出素子１００においても、吸入空気量
の大小により温度分布に変化が生じ、何等かの補償手段
が必要となる。即ち、第５図の右方のグラフに示すよう
に、吸入空気の流速が大で吸入空気量が大であるときは
吸入空気への熱伝達率が大となるため、流速検出抵抗体
１３０が吸入空気に近接する部分で急激に減衰し、反対
側は緩かに減衰する温度分布となるが（第５図中「Ｈｏ
」で示す）、吸入空気の流速が小で吸入空気量が小であ
るときには緩かに減衰する温度分布となる（第５図中「
Ｌｏ」で示す）。これらの温度分布によって流速検出抵
抗体１３０の全放熱量が決まるため、結局温度分布の変
化が検出誤差を惹起することとなる。この検出誤差は従
来装置に比し微小ではあるが、これを更に低減すること
が望まれる。尚、第５図中、上下方向の一点鎖線は吸気
温度レベルを示し、同図中左方を高温側としている。

そこで、本発明は吸入空気量検出装置における流速検出
抵抗体に関し吸入空気の流速あるいは吸入空気量の大小
に拘らず常に適切な温度分布を形成し得るようにするこ
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
、前記流速検出抵抗体を構成する抵抗体を帯状に形成す
ると共に、前記基材の板面上を長手方向に延在すると共
に巾方向に並設する一対の導体から成り前記流速検出抵
抗体に電気的に接続する一対のリード部材を備え、該一
対のリード部材の内第一のリード部材を前記基材の基端
から先端に至るまで前記基材に付着し、前記第一のリー
ド部材の上面に絶縁部材を介して前記帯状抵抗体を付着
すると共に、前記帯状抵抗体の長手方向の一端を前記第
一のリード部材の前記基材先端位置で電気的に接続し、
且つ前記一対のリード部材の内第二のリード部材を前記
基材の基端から前記帯状抵抗体の長手方向の他端に至る
まで前記基材に付着すると共に前記帯状抵抗体に電気的
に接続したものである。

［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
素子の流速検出抵抗体は一対のリード部材の間に介装さ
れた帯状抵抗体で構成されている。そして、流速検出抵
抗体の巾方向が吸入空気の流れに平行となるように、検
出素子が吸気筒に配置され、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。この制御において、吸気筒内に導入される吸入空
気は流速検出体の長手方向の全面に接触するが、流速検
出体である帯状抵抗体の巾、即ち吸入空気の流れ方向の
距離が短いため、従前のような温度分布が形成されるこ
とはなく、吸入空気との境界部で直ちに吸入空気温度に
至る均一な温度分布となる。また、吸入空気量の変化に
伴ない温度分布に大きな変化が生ずるといったこともな
い。

［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図及び第２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の板面部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は平板状
のジルコニア基板であり、基材１１の板面の長手方向に
はスリットｌｌａが形成されている。基材１１はスリッ
トｌｌａを介して一方側が他方側に比し巾広に形成され
ており、その先端部の板面に蒸着、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が形成されている。

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、基材１１の長手方向に延出し基
材１１の基端に至っている。このリード部材１４ａ、１
４ｂは例えば金で形成され、蒸着、焼成等により基材１
１に付着される。

基材１１の細巾部分の板面先端部には、その長手方向に
延在する一対の細巾導体、例えば金線のリード部材１５
ａ、１５ｂが基材１１の巾方向に並設されている。リー
ド部材１５ａは基材１１の基端から先端に至るまで蒸着
、焼成等により付着される。このリード部材１５ａの上
面に二酸化硅素等の絶縁部材１６が付着され、更にその
上面に流速検出抵抗体１３が付着される。流速検出抵抗
体１３は白金等の抵抗体の薄膜で帯状に形成されている
。そして、リード部材１５ａはその基材１１先端位置で
流速検出抵抗体１３の長手方向の一端に接合され電気的
に接続されて′いる。

リード部材１５ｂはリード部材１５ａに並置され、基材
１１の基端から流速検出抵抗体１３の長手方向の他端に
至るまで付着されており、この流速検出抵抗体１３の長
手方向の他端に接合され電気的に接続されている。而し
て、リード部材１５ａが本発明にいう第一のリード部材
、リード部材１５ｂが第二のリード部材に対応する。

尚、上記吸気温度検出抵抗体１２及び流速検出抵抗体１
３の表面には図示しないガラス保護膜が形成される。ま
た、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Ｒ３の値と吸気温度検出抵抗体１２の抵抗ＲＴの値
がＲ３（Ｒｔとなるように設定されている。上記スリッ
ト１１ａは、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している。尚、スリット
ｌｌａに替えて、複数の孔を穿設しあるいは溝を形成す
ることとしてもよい。

これにより、吸気温度検出抵抗体１２は流速検出抵抗体
１３との熱伝導が遮断される。

以上のように構成された検出素子１０は、第３図に示す
ように、ホルダ１に支承され、ホルダ１は内燃機関の吸
気筒２０に固着される。この場合において、検出素子１
０はその板面が吸気の流れに平行になるように配置され
ており、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はリード部材１４ａ、　　１
４ｂ及び１５ａ、１５ｂに夫々電気的に接続された図示
しないリード線を介してケース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３図及び第４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△Ｔ
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。

流速検出抵抗体１３は吸気温度より一定温度△Ｔ高い温
度に制御されているので、流速検出抵抗体１３から吸気
温度検出抵抗体１２及び基材１１の周辺に熱量が移動す
る可能性が生ずるが、スリットｌｌａの存在により流速
検出抵抗体１３から吸気温度検出抵抗体１２への熱量の
移動は極めて少なく、吸気温度検出抵抗体１２は実際の
吸気温度に正確に対応する。

また、流速検出抵抗体１３は流速が変化しても常に吸気
温度より一定温度ΔＴ高い温度に制御されているので、
流速検出抵抗体１３から吸入空気への放熱量は流速の変
化に対し遅滞なく追従する。このとき、流速検出抵抗体
１３において発生する熱量の基材１１の巾方向の温度分
布は第１図右側に示したように、吸入空気の流速による
相違は小さく、従って流速の変化に対する検出遅れが抑
えられる。尚、第１図右側のグラフ中縦方向の一点鎖線
は吸気温度を示し、Ｈは吸入空気の流速が大、Ｌは流速
が小である場合の流速検出抵抗体１３の巾方向温度分布
を示している。

尚、上記流速検出抵抗体１３は加熱抵抗体を具備した間
接加熱型の検出素子にも適用することができ、同様の効
果を確保することができる。

［発明の効果］ 本発明は上述のように構成した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
子に付着される流速検出抵抗体は帯状抵抗体で、その両
面に一対のリード部材が配置される構成であるので、吸
入空気の流れ方向の距離が短く温度分布が常に適切なも
のとなり、安定した検出精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における検出素子の正面図、
第２図は同、底面図、第３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４図は同、縦断面図、
第５図は本件出願人の出願に係る検出素子の正面図であ
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川リ一ド部材（第一の
リード部材）’＋　　　１５ａ、１５ｂ・・・リード部
材（第二のリード部材）、　　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、前記流速検出抵抗体を構成す
   る抵抗体を帯状に形成すると共に、前記基材の板面上を
   長手方向に延在すると共に巾方向に並設する一対の導体
   から成り前記流速検出抵抗体に電気的に接続する一対の
   リード部材を備え、該一対のリード部材の内第一のリー
   ド部材を前記基材の基端から先端に至るまで前記基材に
   付着し、前記第一のリード部材の上面に絶縁部材を介し
   て前記帯状抵抗体を付着すると共に、前記帯状抵抗体の
   長手方向の一端を前記第一のリード部材の前記基材先端
   位置で電気的に接続し、且つ前記一対のリード部材の内
   第二のリード部材を前記基材の基端から前記帯状抵抗体
   の長手方向の他端に至るまで前記基材に付着すると共に
   前記帯状抵抗体に電気的に接続したことを特徴とする吸
   入空気量検出装置。