JPH07333024A - 熱式空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱式空気流量検出装置において、吸入空気の
流れ方向と流量を検出し、信頼性を向上する。 【構成】 絶縁基板２９は、基端側が連結され先端側が
スリット３０，３１によって分かれる第１の基板部２９
Ａ，第２の基板部２９Ｂ，第３の基板部２９Ｃとなる。
また、第１の基板部２９Ａには発熱抵抗体３２が、第２
の基板部２９Ｂには第１の感温抵抗体３３が、第３の基
板部２９Ｃには第２の感温抵抗体３４が着膜形成され
る。これにより、第１，第２の感温抵抗体３３，３４の
抵抗値の差で吸入空気の流れの方向を検出し、発熱抵抗
体３２の吸入空気による冷えを抵抗値の変化として流量
を検出する。そして、正確な吸入空気の流量を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用エンジ
ン等の吸入空気流量を検出するのに好適に用いられる熱
式空気流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジン等では、エン
ジン本体の燃焼室内で燃料と吸入空気との混合気を燃焼
させ、その燃焼圧からエンジンの回転出力を取出すよう
にしており、燃料の噴射量を演算する上で吸入空気流量
を検出することが重要なファクターとなっている。

【０００３】そこで、図７および図８に従来技術の熱式
空気流量検出装置を示す。

【０００４】図において、１は吸気管２の途中に設けら
れた熱式空気流量検出装置を示し、該熱式空気流量検出
装置１は、エンジン本体の燃焼室（図示せず）に向けて
矢示Ａ方向に流通する吸入空気の流量を検出すべく、吸
気管２の途中に取付穴２Ａを介して配設されている。

【０００５】３は熱式空気流量検出装置１の本体部を構
成する流量計本体を示し、該流量計本体３はインサート
モールド等の手段により図８に示すように成形され、巻
線状をなす後述の基準抵抗１４を巻回すべく段付き円柱
状に形成された巻線部４と、該巻線部４の基端側に位置
して略円板状に形成され、後述の端子ピン８Ａ〜８Ｄが
一体的に設けられた端子部５と、巻線部４の先端側から
吸気管２の径方向に延設され、吸気管２の中心部で後述
の発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を位置決めする検
出ホルダ６と、吸気管２の外側に位置して端子部５が接
続された後述の回路ケーシング７とから大略構成されて
いる。

【０００６】７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよう
に該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを示
し、該回路ケーシング７は絶縁性の樹脂材料等によって
形成され、その底部側には吸気管２の取付穴２Ａに嵌合
する嵌合部７Ａが一体的に設けられている。そして、該
回路ケーシング７は、例えばセラミック材料等からなる
絶縁基板上に流量調整抵抗および差動増幅器（いずれも
図示せず）等を実装した状態で、これらを内蔵するよう
になっている。

【０００７】８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは流量計本体３の
端子部５から軸方向に突出した４本の端子ピン（全体と
して各端子ピン８という）を示し、該各端子ピン８は流
量計本体３の巻線部４および検出ホルダ６内に埋設され
た例えば４本の端子板（図示せず）に一体化して設けら
れ、回路ケーシング７のコネクタ部（図示せず）に着脱
可能に接続されるものである。

【０００８】９は流量計本体３の検出ホルダ６にターミ
ナル１０Ａ，１０Ｂを介して設けられたホットフィルム
型の発熱抵抗を示し、該発熱抵抗９は温度変化に敏感に
反応して抵抗値が変化する白金等の感温性材料からな
り、例えば酸化アルミニウム（以下、「アルミナ」とい
う）等のセラミック材料からなる絶縁性の筒体に白金線
を巻回したり、白金膜を蒸着したりして形成される小径
の発熱抵抗素子によって構成されている。そして、該発
熱抵抗９はバッテリ（図示せず）からの通電により、例
えば２４０℃前，後の温度をもって発熱した状態とな
り、吸気管２内を矢示Ａ方向に流れる吸入空気によって
冷却されるときには、この吸入空気の流量に応じて抵抗
値が変化し流量の検出信号を出力させるものである。

【０００９】１１は発熱抵抗９の上流側に位置して流量
計本体３の検出ホルダ６に設けられた温度補償抵抗を示
し、該温度補償抵抗１１は例えばアルミナ等のセラミッ
ク材料からなる絶縁基板上にスパッタリング等の手段を
用いて白金膜を着膜形成することにより形成され、白金
膜の両端は前記検出ホルダ６に立設されたターミナル１
２Ａ，１２Ｂ間に接続されている。

【００１０】１３は流量計本体３の検出ホルダ６上に装
着される保護カバーを示し、該保護カバー１３は検出ホ
ルダ６上に発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を実装し
た後に、図８中に矢印で示す如く検出ホルダ６に被着さ
れ、発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を保護すると共
に、吸入空気の流通を許すようになっている。なお、図
７中では発熱抵抗９および温度補償抵抗１１を明示すべ
く、保護カバー１３を検出ホルダ６から取外した状態で
示している。

【００１１】さらに、１４は流量計本体３の巻線部４に
巻回された巻線抵抗からなる基準抵抗を示し、該基準抵
抗１４はその両端が、巻線部４に立設されたターミナル
１５Ａ，１５Ｂに接続され、前記発熱抵抗９に直列接続
されている。ここで、前記各端子ピン８のうち、端子ピ
ン８Ａはターミナル１５Ａに前記端子板を介して接続さ
れ、端子ピン８Ｂは他の端子板を介してターミナル１５
Ｂ，１０Ａに接続されている。また、端子ピン８Ｃは別
の端子板を介してターミナル１０Ｂ，１２Ｂに接続さ
れ、端子ピン８Ｄはターミナル１２Ａにさらに別の端子
板を介して接続されている。

【００１２】このように構成される従来技術の熱式空気
流量検出装置１は、自動車用エンジン等の吸入空気流量
を検出するときに、流量計本体３の端子部５を各端子ピ
ン８を介して回路ケーシング７のコネクタ部に接続した
状態で、流量計本体３の検出ホルダ６等を吸気管２内に
取付穴２Ａを介して挿入し、該取付け穴２Ａに吸気管２
の外周側から回路ケーシング７を取付けることによっ
て、検出ホルダ６に設けた発熱抵抗９および温度補償抵
抗１１を吸気管２の中心部に配設する。

【００１３】この場合、発熱抵抗９を基準抵抗１４に直
列接続すると共に、温度補償抵抗１１を回路ケーシング
７内の流量調整抵抗に直列接続することによって、これ
らの発熱抵抗９、基準抵抗１４、温度補償抵抗１１およ
び流量調整抵抗からブリッジ回路を構成し、これらに外
部から通電を行うことにより発熱抵抗９を２４０℃前，
後の温度をもって発熱させる。

【００１４】そして、この状態で吸気管２内をエンジン
本体の燃焼室に向けて矢示Ａ方向に吸入空気が流通する
ときには、この吸入空気の流れにより発熱抵抗９が冷却
されて該発熱抵抗９の抵抗値が変化するから、該発熱抵
抗９に直列接続された基準抵抗１４の両端電圧に基づい
て吸入空気の流量に対応した検出信号を出力電圧の変化
として検出する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、吸気管２内を流れる吸入空気の流れで発熱
抵抗９が冷却されるのを利用して、該発熱抵抗９の抵抗
値変化に基づき吸入空気流量を検出する構成であるか
ら、該発熱抵抗９は図７中の矢示Ａ方向（順方向）に流
れる吸入空気流によって冷却されると共に、矢示Ｂ方向
（逆方向）に流れる空気流によっても冷却されてしま
い、この逆方向の空気流により吸入空気流量を誤検出す
るという問題がある。

【００１６】即ち、多気筒のシリンダを備えたエンジン
本体では、各シリンダ内でそれぞれピストンが往復動す
るに応じて各吸気弁（図示せず）が開弁する毎に、吸入
空気が各シリンダ内に向けて矢示Ａ方向（順方向）に吸
込まれるから、吸気管２内を流れる空気の流速は各吸気
弁の開，閉弁に応じて図４に例示する如く増減を繰返し
脈動するようになる。

【００１７】特に、エンジンの回転数が低速域から中速
域等に達して吸，排気量が増大してくると、吸気弁と排
気弁（図示せず）とがオーバラップし、排気の一部が吸
気弁の開弁に伴って吸気管２内に吹返すことがあるた
め、このときに吸気管２内では図４に示す時間ｔ1 ，ｔ
2 間のように流速が負（マイナス）となって、矢示Ｂ方
向（逆方向）に流れる空気流が発生し、吸入空気流量を
誤検出するという問題が生じる。

【００１８】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は逆方向の空気流により吸入空気
流量を誤検出するのを防止でき、流量の検出精度を大幅
に向上できるようにした熱式空気流量検出装置を提供す
ることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、基端側が吸気管に取付けられた流量計本
体と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けら
れ、前記吸気管内を流れる吸入空気によって冷却される
発熱抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置が適用さ
れる。

【００２０】そして、請求項１の発明が採用する特徴
は、前記発熱抵抗は、前記流量計本体に取付けられた絶
縁基板上に着膜形成され、該絶縁基板の少なくとも長さ
方向に膜状に延びた発熱抵抗体によって構成し、かつ前
記絶縁基板上には、前記吸入空気の流れ方向に対し該発
熱抵抗体の前，後にそれぞれスリットを介して離間する
ように形成され、前記吸入空気の流れ方向に応じてそれ
ぞれ抵抗値が変化する第１，第２の感温抵抗体を設け、
該第１，第２の感温抵抗体は外部からの通電により発熱
させる構成としたことにある。

【００２１】請求項２の発明では、前記絶縁基板は、基
端側が前記流量計本体に取付けられる固定端となり先端
側が自由端となった第１，第２および第３の基板部と、
該第１，第２および第３の基板部間にそれぞれ形成さ
れ、前記絶縁基板の先端側から基端側に向けて延びる一
対のスリットとから構成し、前記第１の基板部には前記
発熱抵抗体を着膜形成し、前記第２の基板部には前記第
１の感温抵抗体を着膜形成し、かつ前記第３の基板部に
は第２の感温抵抗体を着膜形成したことにある。

【００２２】請求項３の発明では、前記絶縁基板は、基
端側が前記流量計本体に取付けられる固定端となり先端
側が自由端となった第１，第２，第３および第４の基板
部と、該第１，第２，第３および第４の基板部間にそれ
ぞれ形成され、前記絶縁基板の先端側から基端側に向け
て延びる３個のスリットとから構成し、前記第１の基板
部には前記発熱抵抗体を着膜形成し、前記第２の基板部
には前記第１の感温抵抗体を着膜形成し、前記第３の基
板部には第２の感温抵抗体を着膜形成し、かつ前記第４
の基板部には前記温度補償抵抗を着膜形成したことにあ
る。

【００２３】請求項４の発明では、前記第１，第２の感
温抵抗体は、並列に接続することにより流れ方向検出手
段を構成し、該流れ方向検出手段は、前記第１の感温抵
抗体と第２の感温抵抗体の抵抗値を比較することによ
り、空気の流れ方向に対応した流れ方向検出信号を出力
する構成としたことにある。

【００２４】さらに、請求項５の発明では、前記発熱抵
抗体を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路を
形成する前記発熱抵抗体の抵抗値の変化を流量検出信号
として取出すと共に、前記流れ方向検出手段によって検
出された流れ方向検出信号に基づいて、前記空気の流れ
方向が順方向のときには前記流量検出信号をそのまま出
力し、逆方向のときには反転させて出力する流量信号出
力手段を備えたことにある。

【００２５】

【作用】上記構成により、請求項１の発明では、吸入空
気の流れ方向に対し、発熱抵抗体の前，後に離間して絶
縁基板上に形成した第１，第２の感温抵抗体が、前記吸
入空気の流れ方向に応じてそれぞれ抵抗値が変化するか
ら、第１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値
が小さいときには、例えば空気の流れ方向を順方向とし
て検出でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体より
も抵抗値が小さいときには、空気の流れを逆方向として
検出できる。

【００２６】請求項２の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体を着膜形成でき、
部品点数を削減することができる。そして、第１，第
２，第３の基板部の間にスリットを形成することによ
り、絶縁基板を介して例えば発熱抵抗体で加熱される第
１の基板部から第２，第３の基板部に熱が逃げるのを防
止し、第１，第２の感温抵抗体が絶縁基板からの熱で抵
抗値が変化したりするのを防止することができる。

【００２７】請求項３の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補償抵
抗を着膜形成でき、部品点数を削減することができる。
また、発熱抵抗体を着膜形成する第１の基板部と、第１
の感温抵抗体を着膜形成する第２の基板部と、第２の感
温抵抗体を着膜形成する第３の基板部と、温度補償抵抗
を着膜形成する第４の基板部とのそれぞれの間にスリッ
トを形成することにより、例えば発熱抵抗体で加熱され
る第１の基板部から第４の基板部に熱が逃げるのを防止
でき、発熱抵抗体により温度補償抵抗が温められて抵抗
値が変化するのを防止することができる。

【００２８】請求項４の発明では、前記第１の感温抵抗
体と第２の感温抵抗体とを並列に接続して流れ方向検出
手段を構成したから、第１の感温抵抗体が第２の感温抵
抗体の抵抗値よりも大きい場合には、例えば順方向の空
気流であると判定でき、第２の感温抵抗体が第１の感温
抵抗体の抵抗値よりも大きい場合には、逆方向の空気流
であると判定することができる。

【００２９】さらに、請求項５の発明では、ブリッジ回
路中の発熱抵抗体の抵抗値変化を流量に対応した流量検
出信号として取出すと共に、前記第１，第２の感温抵抗
体の抵抗値の差に基づいて吸入空気の流れ方向を検出で
きるから、該吸入空気の流れ方向が順方向のときには前
記流量検出信号をそのまま正の電圧信号として出力で
き、逆方向のときには反転させて負の電圧信号として出
力することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。

【００３１】先ず、図１ないし図４に本発明による第１
の実施例を示す。

【００３２】図中、２１は本実施例による熱式空気流量
検出装置、２２は該熱式空気流量検出装置２１の本体部
を構成する流量計本体を示し、該流量計本体２２は従来
技術で述べた流量計本体３とほぼ同様に、抵抗値Ｒ1 を
有する基準抵抗２３が巻回される巻線部２４と、該巻線
部２４の基端側に位置し、複数の端子ピン（図示せず）
が一体的に設けられた端子部２５と、巻線部２４の先端
側から吸気管２の径方向に延設された検出ホルダ２６
と、後述する回路ケーシング２７とから大略構成されて
いる。

【００３３】しかし、前記流量計本体２２には検出ホル
ダ２６の基端側に後述の絶縁基板２９を着脱可能に取付
けられるためのスロット（図示せず）が形成され、該検
出ホルダ２６は図１中に示す如く吸気管２の中心部に、
絶縁基板２９を介して後述の発熱抵抗体３１等を位置決
めする構成となっている。なお、検出ホルダ２６には従
来技術で述べた保護カバー１３と同様の保護カバー（図
示せず）が取付けられるようになっている。

【００３４】２７は吸気管２の取付穴２Ａを閉塞するよ
うに該吸気管２の外周側に設けられた回路ケーシングを
示し、該回路ケーシング２７は従来技術で述べた回路ケ
ーシング７とほぼ同様に形成され、吸気管２の取付穴２
Ａに嵌合する嵌合部２７Ａを有しているものの、該回路
ケーシング２７は、例えばセラミック材料等からなる絶
縁基板（図示せず）上に後述の流量調整抵抗３８および
差動増幅回路３９等を実装した状態で、これらを内蔵す
るようになっている。なお、２８Ａ，２８Ｂは前記基準
抵抗２３の巻線が接続されるターミナルである。

【００３５】２９は検出ホルダ２６に取付けられる絶縁
基板を示し、該絶縁基板２９は、図２に示すように、ガ
ラス，アルミナ，窒化アルミニウム等の絶縁材料によ
り、長さ寸法が１５〜２０mm前後、幅寸法が３〜７mm前
後となった長方形の平板状に形成されている。また、該
絶縁基板２９は、基端側が検出ホルダ２６のスロットに
着脱可能に取付けられる固定端となり、先端側が自由端
となっている。

【００３６】ここで、前記絶縁基板２９は図２に示す如
く、基端側から先端側に向けて短冊状に延び比較的大き
な表面積をもった第１の基板部２９Ａと、該第１の基板
部２９Ａと平行に基端側から先端側に向けて短冊状に延
び第１の基板部２９Ａよりも小さな表面積をもった第
２，第３の基板部２９Ｂ，２９Ｃとから構成され、矢示
Ａ方向の吸入空気流に対して、第２の基板部２９Ｂ，第
１の基板部２９Ａ，第３の基板部２９Ｃの順に位置して
いる。

【００３７】３０，３１は絶縁基板２９に形成されたス
リットをそれぞれ示し、該スリット３０は第１の基板部
２９Ａと第２の基板部２９Ｂとの間に位置し、スリット
３１は第１の基板部２９Ａと第３の基板部２９Ｃとの間
に位置してそれぞれ絶縁基板２９の先端側から基端側に
向けて延びる細長い切り溝として形成されている。そし
て、該スリット３０，３１は絶縁基板２９の幅方向で基
板部２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃを微小隙間を介して離間さ
せ、３者を熱的に絶縁すると共に、基板部２９Ａ，２９
Ｂ，２９Ｃを基端側で一体的に連結させるようになって
いる。

【００３８】３２は絶縁基板２９の第１の基板部２９Ａ
に形成された発熱抵抗を構成する発熱抵抗体を示し、該
発熱抵抗体３２はプリント印刷またはスパッタリング等
の手段を用いて第１の基板部２９Ａに白金膜を着膜させ
ることにより、抵抗値ＲH を有するように形成されてい
る。

【００３９】また、前記発熱抵抗体３２は、後述する電
流制御用トランジスタ４４によって電流値が制御され、
温度を一定温度（例えば約２４０℃）に保つように加熱
されている。

【００４０】３３，３４は絶縁基板２９上に白金等の感
温性材料をプリント印刷またはスパッタリング等の手段
で着膜させることによって形成された第１，第２の感温
抵抗体を示し、該第１の感温抵抗体３３は上流側に位置
した第２の基板部２９Ｂ上に抵抗値ＲT1を有するように
着膜形成され、第２の感温抵抗体３４は下流側に位置し
た第３の基板部２９Ｃ上に抵抗値ＲT2を有するように着
膜形成されている。

【００４１】ここで、前記感温抵抗体３３，３４は第
２，第３の基板部２９Ｂ，２９Ｃで実質的に均一な面積
をもって形成され、通常時には図３に示すようにサブ電
源ＶSから電流が印加され、発熱抵抗体３２よりも低い
温度で発熱しているから、該感温抵抗体３３，３４は、
流れる空気によって効果的に冷却され、抵抗値の減少と
して空気の流れ方向を感度良く検出することができる。

【００４２】さらに、前記第１の感温抵抗体３３は吸入
空気の順方向の流れ（矢示Ａ方向）に対して上流側に位
置し、第２の感温抵抗体３４は下流側に位置し、かつ感
温抵抗体３３，３４の間には発熱抵抗体３２が位置して
いる。これにより、吸入空気が順方向の矢示Ａ方向の流
れの場合には、第１の感温抵抗体３３が冷やされ、第２
の感温抵抗体３４が発熱抵抗体３２からの熱を受けるこ
とによって、第１の感温抵抗体３３の抵抗値ＲT1は小さ
くなり、第２の感温抵抗体３４の抵抗値ＲT2は実質的に
変化しない。

【００４３】一方、吸気管２内を流れる吸入空気の流れ
が逆方向の矢示Ｂ方向となった場合には、第２の感温抵
抗体３４が冷やされ、第１の感温抵抗体３３が発熱抵抗
体３２からの熱を受けることによって、第２の感温抵抗
体３４の抵抗値ＲT2は小さくなり、第１の感温抵抗体３
３の抵抗値ＲT1は実質的に変化しない。この結果、第１
の感温抵抗体３３の抵抗値ＲT1と第２の感温抵抗体３４
の抵抗値ＲT2とを比較することにより、吸入空気の流れ
方向が順方向であるか、逆方向であるかを判別するよう
になっている。

【００４４】３５，３５，…は絶縁基板２９の基端側に
位置して形成された例えば５個の電極を示し、該各電極
３５は絶縁基板２９の幅方向に所定間隔をもって列設さ
れ、絶縁基板２９の基端側を前記検出ホルダ２６のスロ
ット内に差込むことにより、該検出ホルダ２６側の各タ
ーミナル（図示せず）に接続される。そして、該各電極
３５を介して絶縁基板２９上に形成された発熱抵抗体３
２、第１，第２の感温抵抗体３３，３４等を回路ケーシ
ング２７内に設けられた各電子部品と接続し、図３に示
す流量検出用の処理回路を構成している。

【００４５】次に、図３は本実施例による流量検出用の
処理回路を示す。

【００４６】図３において、３６は流量検出信号を出力
する一方のブリッジ回路を示し、該ブリッジ回路３６
は、発熱抵抗体３２、温度補償抵抗３７、基準抵抗２３
および抵抗値Ｒ2 を有する流量調整抵抗３８からなり、
それぞれ対向する辺の抵抗値の積が等しくなるブリッジ
として構成され、発熱抵抗体３２と温度補償抵抗３７と
の接続点ａは後述する電流制御用トランジスタ４４のエ
ミッタ側に接続され、基準抵抗２３と流量調整抵抗３８
との接続点ｂはアースに接続されている。

【００４７】一方、前記ブリッジ回路３６においては、
発熱抵抗体３２と基準抵抗２３、温度補償抵抗３７と流
量調整抵抗３８はそれぞれ直列接続され、それぞれの接
続点ｃ，ｄは差動増幅回路３９の入力端子に接続される
と共に、接続点ｃは後述する反転回路４５と選択回路４
６に接続されている。

【００４８】ここで、前記温度補償抵抗３７は、発熱抵
抗体３２の近傍に位置して検出ホルダ２６に設けられ、
かつ該温度補償抵抗３７は吸入空気の流れによる影響を
受けず、吸入空気の温度によってのみ抵抗値ＲK が変化
するものである。

【００４９】このように構成されるブリッジ回路３６で
は、該ブリッジ回路３６が平衡状態にあるときには、差
動増幅回路３９からの出力は零となると共に、接続点ｃ
からは平衡状態にあるときの基準抵抗２３の両端電圧が
反転回路４５と選択回路４６に出力される。一方、ブリ
ッジ回路３６の平衡が崩れたとき、即ち吸入空気によっ
て発熱抵抗体３２が冷却されたときには、該発熱抵抗体
３２の抵抗値ＲH が小さくなっているから、差動増幅回
路３９からは、電流制御用トランジスタ４４のベースに
電流制御電圧が出力される。これにより、電流制御用ト
ランジスタ４４はブリッジ回路３６に印加する電流を制
御して冷やされた発熱抵抗体３２を一定温度にして該ブ
リッジ回路３６を平衡状態に戻す。このとき、ブリッジ
回路３６の接続点ｃから出力される増加した電流値は、
基準抵抗２３の両端電圧として検出され、この電圧を反
転回路４５と選択回路４６に出力する。

【００５０】４０は後述の比較回路４３と共に流れ方向
検出手段を構成する他方のブリッジ回路を示し、該ブリ
ッジ回路４０は、第１，第２の感温抵抗体３３，３４と
基準抵抗４１，４２からなり、それぞれ対応する辺の抵
抗値が等しくなるブリッジとして構成され、第１，第２
の感温抵抗体３３，３４の接続点ｅはサブ電源ＶS （例
えば、３Ｖ）に接続され、基準抵抗４１，４２の接続点
ｆはアースに接続されている。

【００５１】一方、前記ブリッジ回路４０においては、
第１の感温抵抗体３３と基準抵抗４１、第２の感温抵抗
体３４と基準抵抗４２はそれぞれ直列接続され、それぞ
れの接続点ｇ，ｈは比較回路４３の入力端子に接続され
ている。このように、当該ブリッジ回路４０が平衡状態
にあるとき、即ち吸入空気が流れていないときには感温
抵抗体３３，３４の抵抗値には差がないから、比較回路
４３からの出力は零となる。また、ブリッジ回路４０の
平衡が崩れたとき、即ち空気流によってどちらか一方の
感温抵抗体３３，３４の抵抗値が変化した場合には、ブ
リッジ回路４０の接続点ｇ−ｈからは抵抗値の差（ＲT1
−ＲT2）が電圧として比較回路４３に入力され、この抵
抗値の差に基づいて吸入空気の流れ方向を示す信号（以
下、「流れ方向検出信号」という）を選択回路４６に出
力する。

【００５２】ここで、図４に吸入空気の流速と流れ方向
検出信号の関係を示すと、吸入空気の流れの方向がＡ方
向（順方向）のときには、前記比較回路４３からは所定
電圧値Ｖ0 となる流れ方向検出信号を出力し、空気の流
れ方向がＡ方向からＢ方向（逆方向）に変わったときに
は、比較回路４３からは電圧値零となる流れ方向検出信
号を出力をする。

【００５３】４４は電流制御用トランジスタを示し、該
電流制御用トランジスタ４４は、コレクタ側がバッテリ
電圧ＶB に接続され、ベース側が前記差動増幅回路３９
からの出力側に接続され、エミッタ側が前記ブリッジ回
路３６の接続点ａに接続されている。そして、該電流制
御用トランジスタ４４は、前記差動増幅回路３９からの
出力（電流制御電圧）でベース電流が変化するのに応じ
てエミッタ電流を制御する。これにより、電流制御用ト
ランジスタ４４はブリッジ回路３６に印加される電流値
を制御することによって発熱抵抗体３２の温度を一定温
度に保つフィードバック制御を行っている。

【００５４】４５はブリッジ回路３６の接続点ｃと選択
回路４６との間に接続された反転回路を示し、該反転回
路４５はブリッジ回路３６からの流量検出信号を反転さ
せて選択回路４６に出力するようになっている。

【００５５】４６は反転回路４５と共に流量信号出力手
段を構成する選択回路を示し、該選択回路４６は比較回
路４３を介して出力されるブリッジ回路４０からの流れ
方向検出信号（図４参照）に基づいて、例えば順方向の
場合にはブリッジ回路３６の接続点ｃからの流量検出信
号を出力信号Ｖout として出力端子４７からコントロー
ルユニット（図示せず）に出力し、逆方向の場合には反
転回路４５からの信号を出力信号Ｖout としてコントロ
ールユニットに出力するようになっている。

【００５６】本実施例による熱式空気流量検出装置２１
は上述の如き構成を有するもので、次に吸入空気の流量
検出動作について説明する。

【００５７】ここで、吸入空気の流れが、矢示Ａ方向
（順方向）の場合には、絶縁基板２９上の上流側に位置
した第１の感温抵抗体３３がこの空気の流れによって冷
やされ、下流側に位置した第２の感温抵抗体３４は発熱
抵抗体３２からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路
４０の平衡は崩れ、比較回路４３からは電圧値Ｖ0 とな
る順方向の流れ方向検出信号が出力される。

【００５８】また、吸入空気の流れによって発熱抵抗体
３２が冷却され、この冷却によって発熱抵抗体３２の抵
抗値ＲH が減少するが、差動増幅回路３９と電流制御用
トランジスタ４４により該発熱抵抗体３２を一定温度に
するために、当該ブリッジ回路３６に印加される電流値
を増加させ、この増加した電流値を基準抵抗２３でその
両端電圧として検出する。この結果、該ブリッジ回路３
６からは反転回路４５と選択回路４６に正の流量検出信
号が出力される。なお、前記反転回路４５に入力された
正の流量検出信号は反転した負の流量検出信号として選
択回路４６に出力される。

【００５９】そして、選択回路４６では、比較回路４３
からの流れ方向検出信号に基づいてブリッジ回路３６か
ら入力された正の流量検出信号と反転回路４５から入力
された負の流量検出信号との選択を行い、この場合に
は、流れ方向検出信号が順方向であるから、正の流量検
出信号を選択して出力端子４７からコントロールユニッ
トに向けて正の流量検出信号を出力信号Ｖout として出
力する。

【００６０】なお、差動増幅回路３９からの電流制御電
圧に基づいて電流制御用トランジスタ４４のベース電流
は制御されているから、発熱抵抗体３２を一定温度にす
るためのフィードバック制御を行っている。

【００６１】一方、空気の流れが、矢示Ｂ方向（逆方
向）の場合には、絶縁基板２９上の下流側に位置した第
２の感温抵抗体３４がこの空気の流れによって冷やさ
れ、上流側に位置した第１の感温抵抗体３３は発熱抵抗
体３２からの熱を受ける。この結果、ブリッジ回路４０
の平衡は崩れ、比較回路４３からは電圧値零となる逆方
向の流れ方向検出信号が出力される。

【００６２】そして、前述したように、吸入空気の流れ
によって発熱抵抗体３２は冷却されるから、発熱抵抗体
３２の抵抗値が小さくなり、ブリッジ回路３６の平衡が
崩れる。この結果、該ブリッジ回路３６からは正の流量
検出信号が選択回路４６に出力される共に、反転回路４
５を介して逆方向の流量検出信号も選択回路４６に出力
され、該選択回路４６では、比較回路４３からの逆方向
の流れ方向検出信号に基づいて負の流量検出信号を選択
し、この負の流量検出信号を出力信号Ｖout として出力
端子４７からコントロールユニットに出力する。

【００６３】この結果、コントロールユニットでは、こ
の出力信号Ｖout に基づいて正確な吸入空気の流量を検
出することができ、正確な空燃比制御を行い、エンジン
性能を向上できる。

【００６４】かくして、本実施例による熱式空気流量検
出装置２１においては、絶縁基板２９の第１の基板部２
９Ａ上に、発熱抵抗体３２を形成すると共に、該発熱抵
抗体３２の前，後に位置した第２，第３の基板部２９
Ｂ，２９Ｃ上に第１，第２の感温抵抗体３３，３４を形
成するようにしたから、部品点数の削減を図ると共に、
前記第１，第２の感温抵抗体３３，３４によって空気の
流れ方向を検出することができ、発熱抵抗体３２の抵抗
値の変化から吸入空気の流量を検出することができる。
この結果、吸入空気の流量を検出すると共に、その方向
も正確に検出することができる。

【００６５】また、絶縁基板２９の基板部２９Ａ，２９
Ｂ，２９Ｃはスリット３０，３１を介して基端側を連結
して形成しているから、発熱抵抗体３２の熱影響が絶縁
基板２９を介して第１，第２の感温抵抗体３３，３４に
及ぶのを効果的に防止でき、前記ブリッジ回路４０によ
って吸入空気の流れ方向をより正確に検出できる。

【００６６】さらに、スリット３０，３１によって感温
抵抗体３３，３４の熱が絶縁基板２９を介して発熱抵抗
体３２に伝わるのを防止し、該発熱抵抗体３２が感温抵
抗体３３，３４の熱影響を受けるのを防止し、吸入空気
の流量を検出を正確に行うことができる。

【００６７】さらにまた、前記第１，第２の感温抵抗体
３３，３４をサブ電源ＶS によって発熱させているか
ら、空気の流れによる冷却作用で感温抵抗体３３，３４
の抵抗値ＲT1，ＲT2を敏感に変化させることができ、空
気の流れ方向の検出を感度良く行うことができる。

【００６８】次に、図５および図６に本発明による第２
の実施例を示すに、本実施例の特徴は、単一の絶縁基板
上に発熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補
償抵抗を着膜形成したことにある。なお、前述した第１
の実施例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説
明を省略するものとする。

【００６９】図中、５１は本実施例による絶縁基板を示
し、該絶縁基板５１は、ガラス，アルミナ，窒化アルミ
ニウム等の絶縁材料によって長方形の平板状に形成され
ている。また、該絶縁基板５１は、基端側が検出ホルダ
２６のスロットに着脱可能に取付けられる固定端とな
り、先端側が自由端となっている。

【００７０】ここで、前記絶縁基板５１は、基端側から
先端側に向けて短冊状に延び比較的大きな表面積をもっ
た第１の基板部５１Ａと、該第１の基板部５１Ａと平行
に基端側から先端側に向けて短冊状に延び第１の基板部
５１Ａよりも小さな表面積をもった第２，第３の基板部
５１Ｂ，５１Ｃと、前記各基板部５１Ａ，５１Ｂ，５１
Ｃと平行に基端側から先端側に向けて短冊状に延び比較
的大きな表面積をもった第４の基板部５１Ｄとから構成
され、矢示Ａ方向の吸入空気流に対して、第４の基板部
５１Ｄ，第２の基板部５１Ｂ，第１の基板部５１Ａ，第
３の基板部５１Ｃの順に位置している。

【００７１】５２，５３，５４は絶縁基板５１に形成さ
れたスリットをそれぞれ示し、該スリット５２は第１の
基板部５１Ａと第２の基板部５１Ｂとの間に位置し、ス
リット５３は第１の基板部５１Ａと第３の基板部５１Ｃ
との間位置し、スリット５４は第２の基板部５１Ｂと第
４の基板部５１Ｄとの間に位置してそれぞれ絶縁基板５
１の先端側から基端側に向けて延びる細長い切り溝とし
て形成されている。また、該スリット５２，５３，５４
は絶縁基板５１の幅方向で基板部５１Ａ，５１Ｂ，５１
Ｃ，５１Ｄを微小隙間を介して離間させ、４者を熱的に
絶縁すると共に、該基板部５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５
１Ｄを基端側で一体的に連結させるようになっている。

【００７２】５５は発熱抵抗体を示し、該発熱抵抗体５
５は抵抗値ＲH を有するように、前記絶縁基板５１の第
１の基板部５１Ａ上に白金等の感温性材料をプリント印
刷またはスパッタリング等の手段によって着膜形成さ
れ、第１の実施例による発熱抵抗体３２と同様に電流制
御用トランジスタ４４によって電流値を制御することに
より、一定温度（例えば約２４０℃）をもって発熱する
ようになっている。

【００７３】５６，５７は第１，第２の感温抵抗体を示
し、該第１，第２の感温抵抗体５６，５７は抵抗値ＲT
1，ＲT2をそれぞれ有するように、前記絶縁基板５１の
第２，第３の基板部５１Ｂ，５１Ｃ上に白金等の感温性
材料をプリント印刷またはスパッタリング等の手段によ
って着膜形成されている。また、前記第１，第２の感温
抵抗体５６，５７は前記発熱抵抗体５５と平行となるよ
うに形成されている。さらに、前記発熱抵抗体５５に対
し、第１の感温抵抗体５６は吸入空気の順方向の流れ
（矢示Ａ方向）に対して上流側に位置し、第２の感温抵
抗体５７は下流側に位置するようになっている。

【００７４】５８は温度補償抵抗としての温度補償抵抗
体を示し、該温度補償抵抗体５８は前記第４の基板部５
１Ｄ上に形成され、プリント印刷またはスパッタリング
等の手段を用いて白金膜を着膜させることにより形成さ
れている。そして、該温度補償抵抗体５８は発熱抵抗体
５５よりも大きい抵抗値ＲK を有し、吸入空気の流れに
よる影響は受けず、温度変化のみを検出するようになっ
ている。

【００７５】５９，５９，…は絶縁基板５１の基端側に
位置して形成された例えば７個の電極を示し、該各電極
５９は絶縁基板５１の幅方向に所定間隔をもって列設さ
れ、絶縁基板５１の基端側を前記検出ホルダ２６のスロ
ット内に差込むことにより、該検出ホルダ２６側の各タ
ーミナル（図示せず）に接続される。

【００７６】このように、第２の実施例における絶縁基
板５１を前述した第１の実施例による流量計本体２２に
取付けることにより、前述した第１の実施例による流量
検出処理回路とほぼ同様の図６に示すように、流量を検
出するブリッジ回路３６′および空気の流れ方向を検出
するブリッジ回路４０′を有する流量検出用の処理回路
を構成している。

【００７７】このように構成される本実施例の熱式流量
検出装置においても、前記第１の実施例と同様に、吸入
空気の流量および流れ方向を検出することができる。

【００７８】即ち、絶縁基板５１上の発熱抵抗体５５が
吸入空気によって冷やされ、該発熱抵抗体５５の抵抗値
が減少してブリッジ回路３６′からは流量検出信号を出
力すると共に、反転回路４５からは負の流量検出信号を
選択回路４６に出力する。

【００７９】一方、ブリッジ回路４０′では、第１，第
２の感温抵抗体５６，５７の抵抗値の差によって吸入空
気の流れる方向が順方向であるか逆方向あるかを判別
し、比較回路４３を介してこの信号を選択回路４６に出
力する。これにより、選択回路４６では、ブリッジ回路
４０′（比較回路４３）からの流れ方向検出信号に基づ
いて、正または負の流量検出信号を選択し、出力信号Ｖ
out としてコントロールユニットに出力する。この結
果、該コントロールユニットでは、このように流れ方向
も検出された吸入空気量に基づいて正確な空燃比制御を
行う。

【００８０】また、本実施例においては、単一な絶縁基
板５１上に発熱抵抗体５５、第１，第２の感温抵抗体５
６，５７および温度補償抵抗体５８を着膜形成している
から、第１の実施例よりも部品点数を削減することがで
きる。

【００８１】さらに、発熱抵抗体５５を第１の基板部５
１Ａに、第１，第２の感温抵抗体５６，５７を第２，第
３の基板部５１Ｂ，５１Ｃに、温度補償抵抗体５８を第
４の基板部５１Ｄにそれぞれ着膜形成し、基板部５１
Ａ，５１Ｂ間にスリット５２を、基板部５１Ａ，５１Ｃ
間にスリット５３を、基板部５１Ｂ，５１Ｄ間にスリッ
ト５４を形成しているから、発熱抵抗体５５の熱影響が
絶縁基板５１を介して第１，第２の感温抵抗体５６，５
７および温度補償抵抗体５８に及ぶのを効果的に防止で
き、前記ブリッジ回路４０′によって吸入空気の流れ方
向をより正確に検出することができる。

【００８２】一方、スリット５２，５３によって感温抵
抗体５６，５７の熱が絶縁基板５１を介して発熱抵抗体
５５に伝わるのを防止し、該発熱抵抗体５５が感温抵抗
体５６，５７の熱影響を受けることなく、流量を正確に
検出できる。

【００８３】なお、前記各実施例では、第１の感温抵抗
体３３（５６）を吸入空気の流れ方向に対して上流側
に、第２の感温抵抗体３４（５７）を下流側に設けるよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、第１の感温抵抗体
３３（５６）を下流側に、第２の感温抵抗体３４（５
７）を上流側に位置させてもよく、この場合、比較回路
４３からの流れ方向検出信号を反転させて選択回路４６
に出力すればよい。

【００８４】また、前記各実施例では、流量計本体２２
の巻線部２４に巻回した基準抵抗２３を吸気管２内に突
出させて設けるものとして述べたが、本発明はこれに限
らず、例えば吸気管２の外周に設ける回路ケーシング２
７内に基準抵抗２３を流量調整抵抗３８等と共に配設す
る構成としてもよい。

【００８５】さらに、前記各実施例では、流量検出信号
を出力するブリッジ回路３６（３６′）を、発熱抵抗体
３２（５５）、温度補償抵抗３７（温度補償抵抗体５
８）、基準抵抗２３および流量調整抵抗３８とから形成
したが、本発明はこれに限らず、温度補償抵抗３７（温
度補償抵抗体５８）、流量調整抵抗３８として固定抵抗
を用いてブリッジ回路３６（３６′）を形成してもよ
い。

【００８６】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明で
は、絶縁基板上に、吸入空気の流れ方向に対し、発熱抵
抗体の前，後にそれぞれスリットを介して離間する第
１，第２の感温抵抗体を形成し、該第１，第２の感温抵
抗体を常時発熱させ、空気の流れ方向で冷却することに
よりそれぞれの抵抗値を変化させるようにしたから、第
１の感温抵抗体が第２の感温抵抗体よりも抵抗値が小さ
いときには、例えば空気の流れ方向を順方向として検出
でき、第２の感温抵抗体が第１の感温抵抗体よりも抵抗
値が小さいときには、空気の流れを逆方向として検出で
きる。そして、第１，第２の感温抵抗体を発熱させるこ
とによって、空気流でそれぞれの抵抗値を大きく変化さ
せることができ、空気の流れ方向を確実に検出すること
ができる。

【００８７】請求項２の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体を着膜形成し、部
品点数を削減することができる共に、前記発熱抵抗体お
よび第１，第２の感温抵抗体をそれぞれ着膜形成する第
１，第２，第３の基板部との間にスリットを形成するこ
とにより、例えば発熱抵抗体で加熱される第１の基板部
から第２，第３の基板部に熱が逃げるのを防止でき、第
１，第２の感温抵抗体の抵抗値を空気流によって敏感に
変化させ、流れ方向を正確に検出することができる。

【００８８】請求項３の発明では、単一の絶縁基板上に
発熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補償抵
抗を着膜形成でき、部品点数を削減することができる。
また、発熱抵抗体を着膜形成する第１の基板部と、第１
の感温抵抗体を着膜形成する第２の基板部と、第２の感
温抵抗体を着膜形成する第３の基板部と、温度補償抵抗
を着膜形成する第４の基板部とのそれぞれの間にスリッ
トを形成することにより、例えば発熱抵抗体で加熱され
る第１の基板部から第２，第３，第４の基板部に熱が逃
げるのを防止でき、始動時等の検出感度を向上できる。

【００８９】請求項４の発明では、流れ方向検出手段を
第１，第２の感温抵抗体を並列に接続して構成し、第
１，第２の感温抵抗体の抵抗値を比較することで流れ方
向を判別するようにしたから、第１の感温抵抗体が第２
の感温抵抗体の抵抗値よりも大きいときには、例えば順
方向の空気流と判別し、第２の感温抵抗体が第１の感温
抵抗体の抵抗値よりも大きいときには、逆方向の空気流
と判別することができる。

【００９０】さらに、請求項５の発明では、発熱抵抗体
を含んでブリッジ回路を形成し、該ブリッジ回路中の発
熱抵抗体の抵抗値変化を流量検出信号として取出すと共
に、前記第１，第２の感温抵抗体の抵抗値の差に基づい
て吸入空気の流れ方向を検出し、該吸入空気の流れ方向
が順方向のときには前記流量検出信号をそのまま正の電
圧信号として出力でき、逆方向のときには反転させて負
の電圧信号として出力することができる。そして、吸入
空気の方向と流量を正確に検出して空燃比等の制御を正
確に行わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例による熱式空気流量検出装置を吸
気管に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図２】絶縁基板上に形成された発熱抵抗体および第
１，第２の感温抵抗体を示す平面図である。

【図３】第１の実施例による熱式空気流量検出装置の回
路構成を示す回路図である。

【図４】吸入空気の流速と流れ方向検出信号との関係を
示す特性線図である。

【図５】第２の実施例による絶縁基板上に形成された発
熱抵抗体、第１，第２の感温抵抗体および温度補償抵抗
を示す平面図である。

【図６】第２の実施例による熱式空気流量検出装置の回
路構成を示す回路図である。

【図７】従来技術による熱式空気流量検出装置を吸気管
に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図８】従来技術による流量計本体および発熱抵抗等を
示す斜視図である。

【符号の説明】

２１ 熱式空気流量検出装置 ２２ 流量計本体 ２３ 基準抵抗 ２９，５１ 絶縁基板 ２９Ａ，５１Ａ 第１の基板部 ２９Ｂ，５１Ｂ 第２の基板部 ２９Ｃ，５１Ｃ 第３の基板部 ３０，３１，５２，５３，５４ スリット ３２，５５ 発熱抵抗体 ３３，５６ 第１の感温抵抗体 ３４，５７ 第２の感温抵抗体 ３６，３６′ ブリッジ回路 ３７ 温度補償抵抗 ３８ 流量調整抵抗 ３９ 差動増幅回路 ４０，４０′ ブリッジ回路（流れ方向検出手段） ４３ 比較回路 ４５ 反転回路 ４６ 選択回路（流量信号出力手段） ５１Ｄ 第４の基板部 ５８ 温度補償抵抗体（温度補償抵抗）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基端側が吸気管に取付けられた流量計本
   体と、前記吸気管内に位置して該流量計本体に設けら
   れ、前記吸気管内を流れる吸入空気によって冷却される
   発熱抵抗とを備えてなる熱式空気流量検出装置におい
   て、前記発熱抵抗は、前記流量計本体に取付けられた絶
   縁基板上に着膜形成され、該絶縁基板の少なくとも長さ
   方向に膜状に延びた発熱抵抗体によって構成し、かつ前
   記絶縁基板上には、前記吸入空気の流れ方向に対し該発
   熱抵抗体の前，後にそれぞれスリットを介して離間する
   ように形成され、前記吸入空気の流れ方向に応じてそれ
   ぞれ抵抗値が変化する第１，第２の感温抵抗体を設け、
   該第１，第２の感温抵抗体は外部からの通電により発熱
   させる構成としたことを特徴とする熱式空気流量検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記絶縁基板は、基端側が前記流量計本
   体に取付けられる固定端となり先端側が自由端となった
   第１，第２および第３の基板部と、該第１，第２および
   第３の基板部間にそれぞれ形成され、前記絶縁基板の先
   端側から基端側に向けて延びる一対のスリットとから構
   成し、前記第１の基板部には前記発熱抵抗体を着膜形成
   し、前記第２の基板部には前記第１の感温抵抗体を着膜
   形成し、かつ前記第３の基板部には第２の感温抵抗体を
   着膜形成してなる請求項１記載の熱式空気流量検出装
   置。
3. 【請求項３】 前記絶縁基板は、基端側が前記流量計本
   体に取付けられる固定端となり先端側が自由端となった
   第１，第２，第３および第４の基板部と、該第１，第
   ２，第３および第４の基板部間にそれぞれ形成され、前
   記絶縁基板の先端側から基端側に向けて延びる３個のス
   リットとから構成し、前記第１の基板部には前記発熱抵
   抗体を着膜形成し、前記第２の基板部には前記第１の感
   温抵抗体を着膜形成し、前記第３の基板部には第２の感
   温抵抗体を着膜形成し、かつ前記第４の基板部には前記
   温度補償抵抗を着膜形成してなる請求項１記載の熱式空
   気流量検出装置。
4. 【請求項４】 前記第１，第２の感温抵抗体は、並列に
   接続することにより流れ方向検出手段を構成し、該流れ
   方向検出手段は、前記第１の感温抵抗体と第２の感温抵
   抗体の抵抗値を比較することにより、空気の流れ方向に
   対応した流れ方向検出信号を出力する構成としてなる請
   求項１，２または３記載の熱式空気流量検出装置。
5. 【請求項５】 前記発熱抵抗体を含んでブリッジ回路を
   形成し、該ブリッジ回路を形成する前記発熱抵抗体の抵
   抗値の変化を流量検出信号として取出すと共に、前記流
   れ方向検出手段によって検出された流れ方向検出信号に
   基づいて、前記空気の流れ方向が順方向のときには前記
   流量検出信号をそのまま出力し、逆方向のときには反転
   させて出力する流量信号出力手段を備えてなる請求項４
   記載の熱式空気流量検出装置。