JPH0441932B2 - - Google Patents

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形流量センサ、
たとえば内燃機関の吸入空気量を検出するための
空気流量センサに関する。

〔従来の技術〕

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（エアフローメータとも言
う）はベーン式のものが主流であつたが、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、傍熱型と直熱型とがある。たとえば、
傍熱型の空気流量センサは、機関の吸気通路に設
けられた発熱抵抗、およびその上流、下流側に設
けられた２つの温度依存抵抗を備えている。この
場合、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による加
熱前の空気流の温度を検出するものであり、つま
り、外気温度補償用であり、また、下流側の温度
依存抵抗は加熱抵抗によつて加熱された空気流の
温度を検出する。これにより、下流側の温度依存
抵抗と上流側の温度依存抵抗との温度差が一定に
なるように発熱抵抗の電流値をフイードバツク制
御し、発熱抵抗に印加される電圧により空気流量
（質量）を検出するものである。なお、上流側の
外気温度補償用温度依存抵抗を削除し、下流側の
温度依存抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる（参照：特公昭54−9662号公報）。他方、
傍熱型に比べて応答速度が早い直熱型の空気流量
センサは、機関の吸気通路に設けられた温度検出
兼用の発熱抵抗、およびその上流側に設けられた
温度依存抵抗を備えている。この場合、傍熱型と
同様に、上流側の温度依存抵抗は発熱抵抗による
加熱前の空気流の温度を検出するものであり、つ
まり、外気温度補償用である。これにより、発熱
抵抗とその上流側の温度依存抵抗との温度差が一
定になるように発熱抵抗の電流値をフイードバツ
ク制御し、発熱抵抗に印刷される電圧により空気
流量（質量）を検出するものである。なお、この
場合にも、外気温度補償用温度依存抵抗を削除
し、発熱抵抗の温度が一定になるように発熱抵抗
を制御すると、体積容量としての空気流量が検出
できる。

通常、発熱抵抗（膜式抵抗）の発熱温度と吸入
空気温度との差を一定値にするあるいは膜式抵抗
の発熱温度を一定にする空気流量センサの応答
性、ダイナミツクレンジは膜式抵抗を含む発熱部
兼温度検知部の熱容量（ヒートマス）と断熱効果
の程度で決定される。すなわち、最も応答性がよ
く、且つダイナミツクレンジを最も大きくするた
めには、膜式抵抗を含む発熱部兼温度検知部の質
量をできる限り小さくし、また、その部分を理想
的には完全に空気流中に浮かんだ状態にすること
である。

このため、本願出願人は、膜式抵抗が形成され
た基板を断熱部材を介して保持部材に支持すると
共に、基板と保持部材（正確にはその配線）との
電気的接続をボンデイングワイヤにより行うこと
を既に提案している（参照：特願昭60−25232
号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、ワイヤボンデイング方法による
電気的接続は、流体の流れ、振動、あるいは内燃
機関であればバツクフアイヤ等の苛酷な環境条件
下で、断熱し易く、この結果、信頼性が低下する
という問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明の目的は信頼線の高い流量センサを提供
することにあり、その手段は、断熱部材に導電層
を形成して基板と保持部材（もしくはその配線）
とを電気的に接続するようにしたことである。

〔作用〕

上述の手段によれば、基板からの電気取出し構
造が強固であるので、流体の流れ、振動、バツク
フアイヤ等による断線は起こりにくい。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第４図は本発明に係る膜式抵抗を有する直熱型
流量センサが適用された内燃機関を示す全体概要
図、第５図、第６図は第４図のセンサ部分の拡大
縦断図および横断図である。第４図〜第６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内に計測管（ダクト）５が設けら
れ、その内部に空気流量を計測するための発熱ヒ
ータ兼用温度依存抵抗（膜式抵抗）６が設けられ
ている。膜式抵抗６はその両端を放熱性の優れた
保持部材７によつてダクト５に保持される。ま
た、膜式抵抗６は電気的にリード線１０ａ，１０
ｂに接続され、ステイ８の外側に設けられた外気
温度補償を行う温度依存抵抗９と共に、ハイブリ
ツド基板に形成されたセンサ回路１１に接続され
ている。

センサ回路１１は外気温度に対して膜式抵抗６
の温度が一定になるように該抵抗６の発熱量をフ
イードバツク制御し、そのセンサ出力V_Qを制御
回路１２に供給する。制御回路１２はたとえばマ
イクロコンピユータによつて構成され、燃料噴射
弁１３の制御等を行うものである。

膜式抵抗６は、第７図に示すように、たとえば
シリコン単結晶基板６１上に絶縁層（SiO₂，Si₃
N₄等、図示せず）を形成し、次いで、蒸着（も
しくはスパツタリング）されおよびエツチングに
よりパターニングされた白金（Pt）パターン層
６２を形成してある。そのうち、点線枠内で示す
部分６２ａが発熱手段として作用する。そして、
その上にパツシベーシヨン膜（SiO₂，Si₃N₄等、
図示せず）を形成し、電極取出し口P₁，P₂用の
コンタクト部を形成してある。

センサ回路１１は、第８図に示すごとく、膜式
抵抗６、温度依存抵抗９とブリツジ回路を構成す
る抵抗１１１，１１２、比較器１１３、比較器１
１３の出力によつて制御されるトランジスタ１１
４、電圧バツフア１１５により構成される。つま
り、空気流量が増加して膜式抵抗６（この場合、
サーミスタ）の温度が低下し、この結果、膜式抵
抗６の抵抗値が下降してV₁≦V_Rとなると、比較
器１１３の出力によつてトランジスタ１１４の導
電率が増加する。従つて、膜式抵抗６の発熱量が
増加し、同時に、トランジスタ１１４のコレクタ
電位すなわち電圧バツフア１１５の出力電圧V_Q
は上昇する。逆に空気流量が減少して膜式抵抗６
の温度が上昇すると、膜式抵抗６の抵抗値が増加
してV₁＞V_Rとなり、比較器１１３の出力によつ
てトランジスタ１１４の導電率が減少する。従つ
て、膜式抵抗６の発熱量が減少し、同時に、電圧
バツフア１１５の出力電圧V_Qは低下する。この
ようにして膜式抵抗６の温度は外気温度によつて
定まる値になるようにフイードバツク制御され、
出力電圧V_Qは空気流量を示すことになる。

第１Ａ図は第４図の膜式抵抗近傍の拡大正面
図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ−Ｂ線拡大断面図で
ある。第１Ａ図、第１Ｂ図において、保持部材７
上には、絶縁層１４ａ，１４ｂを介して配線層１
５ａ，１５ｂが設けられている。膜式抵抗６と保
持部材７とはムライト等の低熱伝導率の断熱部材
１６ａ，１６ｂを介して固定されているが、その
際、各断熱部材１６ａ，１６ｂの全面には導電層
１７ａ，１７ｂが形成されており、しかも、膜式
抵抗６と保持部材７との接着は共晶もしくはハン
ダ等の導電性接着剤１８によつて行われる。従つ
て、膜式抵抗６（正確には第７図の電極取出し部
P₁，P₂）は保持部材７上の各配線層１５ａ，１
５ｂに電気的に接続される。また、導電層１７
ａ，１７ｂはたとえばAu，Pt，Ni等よりなり無
電解メツキ等の方法で形成する。なお、各配線層
１５ａ，１５ｂは第６図のリード線１０ａ，１０
ｂに接続されるものとする。

このように、膜式抵抗６と保持部材７の配線層
１５ａ，１５ｂとは断熱部材１６ａ，１６ｂの表
面に設けられた導電層１７ａ、１７ｂを介して電
気的に接続される。

第２Ａ図は第１Ａ図の変形例を示し、第２Ｂ図
は第２Ａ図のＢ−Ｂ断面図である。第２Ａ図、第
２Ｂ図においては、第１Ａ図、第１Ｂ図の絶縁層
１４ａ，１４ｂ、配線層１５ａ，１５ｂを設けず
に、膜式抵抗６を導電材料で構成された保持部材
７ａ，７ｂに電気的に接続するものである。な
お、導電層１７ａ，１７ｂおよび接着剤１８は図
示省略してある。

１９は樹脂、セラミツク等の絶縁材であつて、
保持部材７ａ，７ｂの短絡を防止すると共に、こ
れらの位置合せに用いるものである。

このように、膜式抵抗６と保持部材７ａ，７ｂ
とは断熱部材１６ａ，１６ｂの表面に設けられた
導電層１７ａ，１７ｂを介して電気的に接続され
る。

第３図は第１Ｂ図の断熱部材１６ａの配線層の
変更例を示す。すなわち、第３図においては、断
熱部材１６ａ，１６ｂの上下の面に導電層（板）
２０ａ，２０ｂを設け、これら断熱部材１６ａ，
１６ｂの中心孔を通る導電層（棒）２０ｃによつ
て接続してある。

このような第３図に示す導電層２０ａ，２０
ｂ，２０ｃは第１Ｂ図の導電層１７ａ，１７ｂと
同様の作用をなす。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ボンデイ
ングワイヤを用いることなく断熱部材に導電層を
形成して基板と保持部材（もしくはその配線）と
を電気的に接続しているので、機会的に強固とな
り、流量センサの信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明に係る直熱型流量センサの膜
式抵抗を示す正面図、第１Ｂ図は第１Ａ図のＢ−
Ｂ線断面図、第２Ａ図は本発明に係る直熱型流量
センサの膜式抵抗を示す正面図、第２Ｂ図は第２
Ａ図のＢ−Ｂ線断面図、第３図は第１Ｂ図の断熱
部材の導電層の変更例を示す斜視図、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、第５
図、第６図はそれぞれ第４図のセンサ部分の拡大
縦断面図、横断面図、第７図は第４図の膜式抵抗
の拡大図、第８図は第４図のセンサ回路の回路図
である。 １……内燃機関、５……ダクト、６……膜式抵
抗、７，７ａ，７ｂ……保持部材、９……外気温
度補償用温度依存抵抗、１１……センサ回路、１
４ａ，１４ｂ……絶縁層、１５ａ，１５ｂ……配
線層、１６ａ，１６ｂ……断熱部材、１７ａ，１
７ｂ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ……導電層、１８
……接着剤、１９……絶縁材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膜式抵抗が形成された基板を断熱部材を介し
   て放熱特性が優れた保持部材に支持すると共に、
   前記断熱部材に導電層を配設した直熱型流量セン
   サ。 ２ 前記保持部材上の配線と前記膜式抵抗とを前
   記導電層により電気的に接続した特許請求の範囲
   第１項に記載の直熱型流量センサ。 ３ 前記保持部材と前記膜式抵抗とを前記導電層
   により電気的に直接接続した特許請求の範囲第１
   項に記載の直熱型流量センサ。