JPH0843162A - 熱式空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空気流が順方向であるか逆方向であるかを判
別できるようにし、吸入空気流量の検出精度を向上させ
る。 【構成】 絶縁基板上に流れ方向に対して上流側に第１
の発熱抵抗体２９を、下流側に第２の発熱抵抗体３０を
形成する。そして、各抵抗値ＲH1，ＲH2の変化を流量電
圧Ｖ1 ，Ｖ2 として差動増幅器４１に入力する。例え
ば、空気が順方向のときにはＶ1 ＞Ｖ2 となり、差動増
幅器４１からはバイアス電圧Ｖ0 よりも大きい出力電圧
Ｖout が出力される。一方、逆方向のときにはＶ1 ＜Ｖ
2 となり、差動増幅器４１からはバイアス電圧Ｖ0 より
も小さい出力電圧Ｖout が出力される。これにより、出
力電圧Ｖout を高精度に検出できる。

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６および図７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７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、例えばアルミナ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させ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１２
Ａ，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７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
６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１
１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する。そして、
該ブリッジ回路にはエンジンの始動と共に外部から電流
を印加し続けることにより発熱抵抗９を、例えば２４０
℃前，後の所定温度をもって発熱させるようにする。

【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６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
るのに応じて各吸気弁（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８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８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、この空気流で吸
入空気流量が実流量よりも過大に検出され、Ａ／Ｆ制御
を正確に行えなくな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】上述した課題を解決する
ために本発明は、吸気管の途中に取付けられ、流量調整
抵抗および基準抵抗が設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から
なる熱式空気流量検出装置に適用される。

【００２０】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、前記発熱抵抗を前記流量計本体に取付けられた
絶縁基板上に膜状に形成され、吸入空気の流れ方向に対
して上流側に位置した第１の発熱抵抗体と下流側に位置
した第２の発熱抵抗体とから構成し、前記第１の発熱抵
抗体の抵抗値変化から第１の流量信号を出力する第１の
流量検出手段と、第２の発熱抵抗体の抵抗値変化から第
２の流量信号を出力する第２の流量検出手段と、前記第
１の流量検出手段から出力される第１の流量信号と第２
の流量検出手段から出力される第２の流量信号との差を
流量検出信号として出力する差算演算手段とを備えたこ
とにある。

【００２１】請求項２の発明では、前記差算演算手段か
ら出力される流量検出信号に基準信号を加算したことに
ある。

【００２２】請求項３の発明は、前記第１の流量検出手
段および第２の流量検出手段には、前記吸入空気の温度
を補償する温度補償抵抗をそれぞれ設けたことにある。

【００２３】

【作用】上記構成により、請求項１の発明では、絶縁基
板上には、吸入空気の流れ方向に対し上流側に位置した
第１の発熱抵抗体と下流側に位置した第２の発熱抵抗体
を膜状に形成し、該第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗
体とでは、前記吸入空気の流れ方向に応じて抵抗値の変
化が異なり、この抵抗値の相違は第１の流量信号と第２
の流量信号として出力される。そして、差算演算手段で
は第１の流量信号と第２の流量信号の差を演算し、吸入
空気の流れ方向および流量を検出した流量検出信号とし
て出力することができる。

【００２４】請求項２の発明においては、前記差算演算
手段からの出力信号に基準信号を加算することにより、
流量検出信号を電気的に正の範囲で検出できる。

【００２５】請求項３の発明では、前記流量計本体には
第１の流量検出手段および第２の流量検出手段に、前記
吸入空気の温度を補償する温度補償抵抗をそれぞれ設け
ることにより、吸入空気の温度に拘らず、第１，第２の
発熱抵抗体の温度を一定温度に保つことができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図５に基
づいて説明する。なお、実施例では前述した図６および
図７に示す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。

【００２７】而して、図１ないし図４は本発明の第１の
実施例を示している。

【００２８】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、基準抵抗２３
Ａ，２３Ｂ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、後述の
回路ケーシング２７とから大略構成される。

【００２９】しかし、該流量計本体２２には検出ホルダ
２６の基端側に後述の絶縁基板２８を着脱可能に取付け
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２８を介して後述の発熱抵抗体３０等を位置決めする
構成となっている。なお、該流量計本体２２の検出ホル
ダ２６にも従来技術で述べた保護カバー１３とほぼ同様
の保護カバー（図示せず）が取付けられる。

【００３０】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３７Ａ，３
７Ｂおよび差動増幅器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。

【００３１】２８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２８は、例えばガラスセラミッ
ク，酸化アルミニウム（アルミナ）または窒化アルミニ
ウム等の絶縁性材料により、長方形の平板状に形成され
ている。

【００３２】また、前記絶縁基板２８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た第１基板部２８Ａと第２
基板部２８Ｂとからなり、該基板部２８Ａ，２８Ｂの間
には先端側から基端側に向けて延びるスリット２８Ｃが
形成されている。なお、第１基板部２８Ａは吸入空気の
順方向（矢示Ａ方向）の流れに対して第２基板部２８Ｂ
よりも上流側に位置して形成されている。

【００３３】２９，３０は発熱抵抗を構成する第１の発
熱抵抗体，第２の発熱抵抗体をそれぞれ示し、該発熱抵
抗体２９，３０はプリント印刷またはスパッタリング等
の手段を用いて絶縁基板２８の基板部２８Ａ，２８Ｂ上
に白金膜を着膜することによって等しい抵抗値ＲH1，Ｒ
H2に形成され、第１の発熱抵抗体２９は吸入空気の上流
側（矢示Ａ側）に位置し、第２の発熱抵抗体３０は吸入
空気の下流側（矢示Ｂ側）に位置して配設されている。
さらに、スリット２８Ｃによって発熱抵抗体２９，３０
間を断熱させている。

【００３４】また、該発熱抵抗体２９，３０は所定温度
（例えば、２４０℃）の状態で、吸気管２内を流れる矢
示Ａ，Ｂ方向の空気に接触したときに、この空気流で冷
却されることによってそれぞれの抵抗値ＲH1，ＲH2が変
化する。そして、吸気管２内を矢示Ａ方向（順方向）に
吸入空気が流れるときには、上流側に位置する第１の発
熱抵抗体２９がこの空気流によって大きく冷却されるか
ら、該発熱抵抗体２９の抵抗値ＲH1は大幅に減少する。
これに対して、下流側に位置する第２の発熱抵抗体３０
は第１の発熱抵抗体２９からの熱で暖められた後の空気
流に接触することにより、発熱抵抗体３０はそれ程冷却
されることはなく、該発熱抵抗体３０の抵抗値ＲT2は実
質的に変化しない。

【００３５】一方、吸気管２内を矢示Ｂ方向（逆方向）
に空気が流れるときには、矢示Ｂ方向の流れに対して上
流側に位置する第２の発熱抵抗体３０がこの逆方向の空
気流によって大きく冷却され、該発熱抵抗体３０の抵抗
値ＲH2が大幅に減少するのに対し、下流側となる第１の
発熱抵抗体２９の抵抗値ＲH1はほとんど変化することは
ない。従って、発熱抵抗体２９，３０間の抵抗値ＲH1，
ＲH2の差に基づいて空気流が順方向であるか、逆方向で
あるかを判別することが可能となる。

【００３６】３１，３１，…は絶縁基板２８の基端側に
形成された例えば４個の電極を示し、該各電極３１は絶
縁基板２８の幅方向に所定間隔をもって列設され、絶縁
基板２８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、各電極３１はこの
ときに前記発熱抵抗体２９，３０を後述する電流制御用
トランジスタ３３，３４のエミッタ側と基準抵抗２３
Ａ，２３Ｂとの間に接続し、これらの発熱抵抗体２９，
３０は回路ケーシング２７内に設けた各電子部品と共に
図３に示す流量検出用の処理回路を構成している。

【００３７】次に、図３を参照して流量検出用の処理回
路について説明する。

【００３８】図中、３２はバッテリ電圧ＶB をもった直
流電源、３３，３４はコレクタ側が該直流電源３２に接
続された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３３，３４はエミッタ側が発熱抵抗体２
９，３０および温度補償抵抗３６Ａ，３６Ｂに接続点ｃ
1 ，ｃ2 を介して接続され、ベース側が差動増幅器３
９，４０の出力端子に接続されている。そして、該電流
制御用トランジスタ３３，３４は直流電源３２から発熱
抵抗体２９，３０および温度補償抵抗３６Ａ，３６Ｂ等
に印加（供給）する電流を、差動増幅器３９，４０から
の電流制御電圧Ｖb1，Ｖb2に基づいて制御している。

【００３９】３５は第１の流量検出手段を構成する一方
のブリッジ回路を示し、該ブリッジ回路３５は、発熱抵
抗体２９、温度補償抵抗３６Ａ、基準抵抗２３Ａおよび
抵抗値Ｒ2 を有する流量調整抵抗３７Ａとからなり、そ
れぞれ抵抗する辺の抵抗値の積が等しくなるブリッジと
して構成されている。また、発熱抵抗体２９と基準抵抗
２３Ａ、温度補償抵抗３６Ａと流量調整抵抗３７Ａは、
それぞれ直列に接続されてそれぞれの接続点ａ1 ，ｂ1
は後述する差動増幅器３９の入力端子に接続され、接続
点ａ1 は後述する他の差動増幅器４１の入力端子に接続
されている。さらに、発熱抵抗体２９と温度補償抵抗３
６Ａとの接続点ｃ1 は電流制御用トランジスタ３３のエ
ミッタ側に接続され、基準抵抗２３Ａと流量調整抵抗３
７Ａとの接続点ｄ1 はアースに接続されている。

【００４０】そして、前記ブリッジ回路３５は、矢示Ａ
方向の空気流で発熱抵抗体２９が冷却されるときに、該
発熱抵抗体２９の抵抗値ＲH1が変化することにより、基
準抵抗２３Ａと発熱抵抗体２９との接続点ａ1 から基準
抵抗２３Ａの両端電圧に基づいて第１の流量信号として
の第１の流量電圧Ｖ1 が出力される。また、吸入空気の
温度変化は、温度補償抵抗３６Ａの抵抗値ＲT 変化とし
て検出され、この抵抗値ＲT の変化は接続点ｂ1 から温
度補償電圧ＶT1として差動増幅器３９に出力される。

【００４１】３８は前記ブリッジ回路３５とほぼ同様に
構成された第２の流量検出手段としての他方のブリッジ
回路を示し、該ブリッジ回路３８は、発熱抵抗体３０、
温度補償抵抗３６Ｂ、基準抵抗２３Ｂおよび抵抗値Ｒ2
を有する流量調整抵抗３７Ｂとからなり、発熱抵抗体３
０と基準抵抗２３Ｂ、温度補償抵抗３６Ｂと流量調整抵
抗３７Ｂは、それぞれ直列に接続されてそれぞれの接続
点ａ2 ，ｂ2 は後述する差動増幅器４０の入力端子に接
続され、接続点ａ2 は他の差動増幅器４１の入力端子に
接続されている。さらに、発熱抵抗体３０と温度補償抵
抗３６Ｂとの接続点ｃ2 は電流制御用トランジスタ３４
のエミッタ側に接続され、基準抵抗２３Ｂと流量調整抵
抗３７Ｂとの接続点ｄ2 はアースに接続されている。

【００４２】そして、前記ブリッジ回路３８は、矢示Ｂ
方向の空気流で発熱抵抗体３０が冷却されるときに、該
発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH2が変化することにより、基
準抵抗２３Ｂと発熱抵抗体３０との接続点ａ2 から基準
抵抗２３Ｂの両端電圧に基づいて第２の流量信号として
の第２の流量電圧Ｖ2 が出力される。また、吸入空気の
温度変化は、温度補償抵抗３６Ｂの抵抗値ＲT 変化とし
て検出され、この抵抗値ＲT の変化は接続点ｂ2 から温
度補償電圧ＶT2として差動増幅器４０に出力される。

【００４３】３９，４０は回路ケーシング２７内に内蔵
された第１，第２の差動増幅器を示し、該差動増幅器３
９，４０の反転入力端子は温度補償抵抗３６Ａ，３６Ｂ
と流量調整抵抗３７Ａ，３７Ｂとの間の接続点ｂ1 , ｂ
2 に接続され、非反転入力端子は発熱抵抗体２９，３０
と基準抵抗２３Ａ，２３Ｂとの間の接続点ａ1 , ａ2に
接続され、該差動増幅器３９（４０）の出力端子が電流
制御用トランジスタ３３（３４）のベースに接続されて
いる。そして、差動増幅器３９，４０からは、接続点ａ
1 , ｂ1 （接続点ａ2 , ｂ2 ）間の電位差に基づいた電
流制御電圧Ｖb1，Ｖb2を電流制御用トランジスタ３３
（３４）のベースに入力し、該電流制御用トランジスタ
３３（３４）では直流電源３２から発熱抵抗体２９（３
０）および温度補償抵抗３６Ａ（３６Ｂ）に印加する電
流を制御する。

【００４４】４１は差算演算手段を構成する他の差動増
幅器を示し、該差動増幅器４１は非反転端子が第１のブ
リッジ回路３５の接続点ａ1 に入力抵抗４２を介して接
続され、反転入力端子が第２のブリッジ回路３８の接続
点ａ2 に入力抵抗４３を介して接続されている。なお、
入力抵抗４２と４３は同一の抵抗値となっている。

【００４５】また、４４は基準電源を示し、該基準電源
４４からは基準信号としての基準電圧ＶS が出力され、
第１の流量電圧Ｖ1 に加算印加される。

【００４６】そして、該差動増幅器４１は接続点ａ1 ，
ａ2 からの流量信号Ｖ1 ，Ｖ2 の差を演算し、

【００４７】

【数１】 Ｖout ＝Ｋ×（Ｖ1 ＋ＶS −Ｖ2 ） ＝Ｋ×（Ｖ1 −Ｖ2 ）＋Ｋ×ＶS ＝Ｋ×（Ｖ1 −Ｖ2 ）＋Ｖ0 但し、Ｋ ：増幅率 Ｖ0 ：バイアス電圧 なる演算を行うことによって、吸気管２内を流れる吸入
空気の流量に対応した出力電圧Ｖout を出力端子４５か
ら出力する。

【００４８】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、次に吸気管２内を流
れる吸入空気の流量検出動作について説明する。

【００４９】まず、エンジンの始動と同時に直流電源３
２から電流制御用トランジスタ３３，３４を介して発熱
抵抗体２９，３０および温度補償抵抗３６Ａ，３６Ｂ等
に電圧を印加し、例えば２４０℃前，後の温度で該発熱
抵抗体２９，３０を発熱させる。

【００５０】そして、この状態で吸入空気が図１に示す
矢示Ａ方向（正方向）に流れるときには、空気流に対し
て上流側に位置した第１の発熱抵抗体２９はこの空気の
流れによって冷やされ、下流側に位置した第２の発熱抵
抗体３０は第１の発熱抵抗体２９からの熱を受けてほと
んど冷やされないから、第１の発熱抵抗体２９は大きく
冷やされて抵抗値ＲH1は小さくなり、第２の発熱抵抗体
３０は余り冷やされないから抵抗値ＲH2は変化しない。
この結果、ブリッジ回路３５の接続点ａ1 から出力され
る第１の流量電圧Ｖ1 は大きくなり、ブリッジ回路３８
の接続点ａ2 から出力される第２の流量電圧Ｖ2 はあま
り変化しない。これにより、差動増幅器４１からは順方
向の流量Ｑに対して、図４に示すような出力電圧Ｖout
（特性線４６Ａ）が得られる。なお、流量Ｑが零のとき
には、出力電圧Ｖout はバイアス電圧Ｖ0 となる。

【００５１】一方、吸入空気が図１の矢示Ｂ方向（逆方
向）に流れるときには、空気流に対して上流側に位置し
た第２の発熱抵抗体３０はこの空気の流れによって冷や
されて抵抗値ＲH2は小さくなり、下流側に位置した第１
の発熱抵抗体２９は第２の発熱抵抗体３０からの熱を受
けてほとんど冷やされずに抵抗値ＲH1は変化しない。こ
の結果、他のブリッジ回路３８の接続点ａ2 から出力さ
れる第２の流量電圧Ｖ2 は大きくなり、一のブリッジ回
路３５の接続点ａ1 から出力される第１の流量電圧Ｖ1
はあまり変化しない。これにより、差動増幅器４１から
は逆方向の流量Ｑに対して、図４に示すような出力電圧
Ｖout （特性線４６Ｂ）が得られる。

【００５２】また、ブリッジ回路３５，３８では発熱抵
抗体２９，３０がこのときの空気流で冷却され、接続点
ａ1 ，ａ2 の電圧レベルが接続点ｂ1 ，ｂ2 の電圧レベ
ルよりも大きくなっているから、差動増幅器３９，４０
は接続点ａ1 ，ａ2 と接続点ｂ1 ，ｂ2 との電位差（温
度補償電圧Ｖb1，Ｖb2）に基づいて、直流電源３２から
発熱抵抗体２９，３０および温度補償抵抗３６Ａ，３６
Ｂ等に印加（給電）する電源を電流制御用トランジスタ
３３，３４を介して制御する。なお、発熱抵抗体２９，
３０には温度補償抵抗３６Ａ，３６Ｂに比べて大きな電
流が供給され、発熱抵抗体２９，３０がこれによって再
び２４０℃に近い温度で発熱するようになっている。

【００５３】そして、このときには発熱抵抗体２９，３
０および基準抵抗２３Ａ，２３Ｂに供給させる電流に応
じて接続点ａ1 ，ａ2 の電圧レベルが上昇し、これは吸
気管２内を流れる吸入空気の流量に対応して増減するの
で、差動増幅器４１は接続点ａ1 ，ａ2 からの流量電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 に基づき、順方向の流れのときには、出力電
圧Ｖout をバイアス電圧Ｖ0 よりも大きい電圧として出
力端子４５に出力させ、逆方向の流れのときには、出力
電圧Ｖout をバイアス電圧Ｖ0 よりも小さい電圧として
出力端子４５に出力し、このときの吸入空気の流量を出
力電圧Ｖout によって検出できる。

【００５４】一方、エンジン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、吸気弁と排気弁（いず
れも図示せず）とがオーバラップする等の理由で、排気
の一部が吸気弁の開弁に伴って排気管２内に吹返し流速
が負（マイナス）となって、図８の時間ｔ1 ，ｔ2 とし
て例示したように吸気管２内に矢示Ｂ方向の逆流が発生
したときには、第２の発熱抵抗体３０の冷却量が第１の
発熱抵抗体２９の冷却量よりも大きくなる。この結果、
第２の発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH2は第１の発熱抵抗体
２９の抵抗値ＲH1よりも大きく減少し、他のブリッジ回
路３８の接続点ａ2 における電圧レベルが一のブリッジ
回路３５の接続点ａ1 における電圧レベルよりも大きく
なり、この接続点ａ1 ，ａ2 から各基準抵抗２３Ａ，２
３Ｂの両端電圧として出力される第１，第２の流量電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 には、このときの空気流量に対応した電圧差
が生じる。

【００５５】そして、差動増幅器４１はこのときの流量
電圧Ｖ1,Ｖ2 に基づき前記数１の式による出力電圧Ｖou
t を出力端子４５から出力し、この出力電圧Ｖout によ
って実際の吸入空気流量に対応した流量信号を取出し、
この場合には、流量電圧Ｖ1が流量電圧Ｖ2 よりも小さ
な電圧値となり、出力電圧Ｖout はバイアス電圧Ｖ0よ
りも小さい電圧が出力される（図４の特性線４６Ｂ参
照）ようになる。

【００５６】而して、本実施例による熱式空気流量検出
装置においては、吸気管２の途中に流量計本体２２を設
け、該流量計本体２２には、吸入空気の流れ方向に対し
て上流側に位置した第１の発熱抵抗体２９と下流側に位
置した第２の発熱抵抗体３０とを膜状に形成した絶縁基
板２８を設け、当該空気流量検出装置の処理回路を、前
記第１の発熱抵抗体２９の抵抗値ＲH1の変化から第１の
流量電圧Ｖ1 を出力するブリッジ回路３５と、下流側に
位置した第２の発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH2の変化から
第２の流量電圧Ｖ2 を出力するブリッジ回路３８と、前
記第１の流量電圧Ｖ1 と第２の流量電圧Ｖ2 との差から
出力電圧Ｖout を出力する差動増幅器４１とを備える構
成としたから、下記のような作用効果を得ることができ
る。

【００５７】即ち、絶縁基板２８上には、空気流の順方
向（矢示Ａ方向）の流れに対して上流側に第１の発熱抵
抗体２９を膜状に形成し、下流側に第２の発熱抵抗体３
０を膜状に形成したから、順方向（矢示Ａ方向）の空気
流においては、第１の発熱抵抗体２９は大きく冷やさ
れ、第２の発熱抵抗体３０は上流側に位置した第１の発
熱抵抗体２９の熱を受けてあまり冷却されないから、そ
の抵抗値ＲH1＜ＲH2となり、この抵抗値の差によって流
れ方向と流量を検出することができる。一方、逆方向
（矢示Ｂ方向）の空気流においては、第２の発熱抵抗体
３０は大きく冷やされ、第１の発熱抵抗体２９は上流側
に位置した第２の発熱抵抗体３０の熱を受けてあまり冷
やされないから、その抵抗値ＲH1＞ＲH2となり、この抵
抗値の差によって流れ方向と吸入空気流量を検出するこ
とができる。

【００５８】この結果、吸入空気が順方向（矢示Ａ方
向）の流れのときには、第１，第２の発熱抵抗体２９，
３０のうち、発熱抵抗体２９が発熱抵抗体３０よりも大
きくこのときの空気流で冷却され、発熱抵抗２９の抵抗
値ＲH1は発熱抵抗体３０の抵抗値ＲH2よりも大きく減少
する。そして、図３に示すブリッジ回路３５の接続点ａ
1 とブリッジ回路３８の接続点ａ2 とから各基準抵抗２
３Ａ，２３Ｂの両端電圧として出力される第１，第２の
流量電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に、このときの空気流量に対応した
電圧差を発生させることができる。

【００５９】これにより、差動増幅器４１で流量電圧Ｖ
1 ，Ｖ2 に基づき前記数１の式による出力電圧Ｖout を
出力端子４５から出力すると共に、この出力電圧Ｖout
によって実際の吸入空気流量に対応した流量検出信号を
取出すことができ、この場合の第１の流量電圧Ｖ1 は第
２の流量電圧Ｖ2 よりも大きな電圧値となるから、出力
電圧Ｖout をバイアス電圧Ｖ0 よりも大きい出力にでき
る。

【００６０】また、吸気管２内を流れる吸入空気が逆方
向（矢示Ｂ方向）となったときには、第１，第２の発熱
抵抗体２９，３０のうち、発熱抵抗体３０が発熱抵抗体
２９よりも大きくこのときの空気流で冷却され、発熱抵
抗体３０の抵抗値ＲH2は発熱抵抗体２９の抵抗値ＲH1よ
りも大きく減少する。そして、図３に示すブリッジ回路
３５の接続点ａ1 とブリッジ回路３８の接続点ａ2 とか
ら各基準抵抗２３Ａ，２３Ｂの両端電圧として出力され
る第１，第２の流量電圧Ｖ1 ，Ｖ2 に、このときの空気
流量に対応した電圧差を発生させることができる。

【００６１】これにより、差動増幅器４１で流量電圧Ｖ
1 ，Ｖ2 に基づき前記数１の式による出力電圧Ｖout を
出力端子４５から出力できると共に、この出力電圧Ｖou
t によって実際の吸入空気流量に対応した流量検出信号
を取出すことができ、この場合の第２の流量電圧Ｖ2 は
第１の流量電圧Ｖ1 よりも大きな電圧値となるから、出
力電圧Ｖout をバイアス電圧Ｖ0 よりも小さい出力にで
きる。

【００６２】かくして、本実施例によれば、吸気管２内
を流れる吸入空気の流量を、発熱抵抗体２９，３０の抵
抗値ＲH1，ＲH2に基づいて接続点ａ1 ，ａ2 から出力さ
れる流量電圧Ｖ1 ，Ｖ2 の電圧差により、出力電圧Ｖou
t として取出すことができると共に、このときの空気流
の方向も出力電圧Ｖout がバイアス電圧Ｖ0 よりも大き
いか否かで確実に検出することができる。従って、エン
ジンの中速域等で吸気管２内に排気が吹返して逆流が生
じるようなときでも、吸入空気の流量を高精度に検出す
ることができ、Ａ／Ｆ制御の信頼性を確実に向上できる
等、種々の効果を奏する。

【００６３】次に、図５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、前記第１の発熱抵抗体，第
２の発熱抵抗体にそれぞれ温度補償抵抗を設けたことに
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。

【００６４】図中、５１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５１は、例えばガラスセ
ラミック，酸化アルミニウム（アルミナ）または窒化ア
ルミニウム等の絶縁性材料により、長方形の平板状に形
成されている。

【００６５】また、前記絶縁基板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た第１基板部５１Ａと第２
基板部５１Ｂとからなり、該基板部５１Ａ，５１Ｂの間
には先端側から基端側に向けて延びるスリット５１Ｃが
形成されている。なお、第１基板部５１Ａは吸入空気の
順方向（矢示Ａ方向）の流れに対して第２基板部５１Ｂ
よりも上流側に位置して形成されている。

【００６６】５２，５３は発熱抵抗を構成する第１の発
熱抵抗体，第２の発熱抵抗体をそれぞれ示し、該発熱抵
抗体５２，５３はプリント印刷またはスパッタリング等
の手段を用いて絶縁基板５１の基板部５１Ｂ上に白金膜
を着膜することによって等しい抵抗値ＲH1，ＲH2に形成
され、第１の発熱抵抗体５２は吸入空気の上流側（矢示
Ａ側）に位置し、第２の発熱抵抗体５３は吸入空気の下
流側（矢示Ｂ側）に位置して配設されている。

【００６７】５４，５５は温度補償抵抗を構成する第１
の温度補償抵抗体，第２の温度補償抵抗体をそれぞれ示
し、該温度補償抵抗体５４，５５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絶縁基板５１の基板部
５１Ａ上に白金膜を着膜することによって等しい抵抗値
ＲK ，ＲK を有して形成されている。また、絶縁基板５
１のスリット５１Ｃによって発熱抵抗体５２，５３と温
度補償抵抗体５４，５５間を断熱している。

【００６８】５６，５６，…は絶縁基板５１の基端側に
形成された例えば８個の電極を示し、該各電極５６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。そして、各電極５６はこの
ときに前記発熱抵抗体５２，５３を後述する電流制御用
トランジスタ３３，３４のエミッタ側と基準抵抗２３
Ａ，２３Ｂとの間に接続し、これらの発熱抵抗体５２，
５３は回路ケーシング２７内に設けた各電子部品と共に
図３に示す流量検出用の処理回路を構成している。

【００６９】このように構成される本実施例において
も、その吸入空気の流量と流れ方向の検出動作において
は第１の実施例とほぼ同様に検出することができる。

【００７０】さらに、本実施例では、絶縁基板５１上に
発熱抵抗体５２，５３と温度補償抵抗５４，５５を膜状
に形成したから、コンパクトに形成することができる。

【００７１】なお、前記各実施例では、第１の流量検出
手段となるブリッジ回路３５からの第１の流量電圧Ｖ1
に基準電源４４からの基準電圧ＶS を印加し、加算する
ようにしたが、本発明はこれに限らず、出力端子４５に
基準電源４４を接続しても、第２の流量電圧Ｖ2 に負の
基準電圧を印加するようにしてもよい。

【００７２】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（２３Ａ，２３
Ｂ）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の外側に設
ける回路ケーシング２７内に基準抵抗２３を流量調整抵
抗３７Ａ，３７Ｂ等と共に配設する構成としてもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明で
は、発熱抵抗を前記流量計本体に取付けられた絶縁基板
上に、吸入空気の流れ方向に対して上流側に第１の発熱
抵抗体、下流側に第２の発熱抵抗体を膜状に形成すると
共に、前記第１の発熱抵抗体の抵抗値変化から第１の流
量信号を出力する第１の流量検出手段と、第２の発熱抵
抗体の抵抗値変化から第２の流量信号を出力する第２の
流量検出手段と、前記第１の流量信号と第２の流量信号
との差を流量検出信号として出力する差算演算手段とを
備える構成とする。例えば、吸入空気の流れ方向が順方
向のときには、第１の発熱抵抗体の方が第２の発熱抵抗
体よりも大きく冷却され、抵抗値が低くなり、各流量検
出手段から出力される各流量信号には差が発生する。そ
して、この各流量信号の差を差算演算手段で演算するこ
とにより、吸入空気の流れ方向と流量を含む流量検出信
号を出力することができる。この結果、吸入空気流量を
正確に検出することができ、エンジンのＡ／Ｆ制御を高
精度に行うことができる。

【００７４】請求項２の発明においては、差算演算手段
から出力される流量検出信号に基準信号を加算するよう
にしたから、差算演算手段から出力される流量検出信号
に基準信号を加算することになり、吸入空気流量を電気
的に正の範囲で出力することができる。

【００７５】請求項３の発明においては、前記第１の流
量検出手段および第２の流量検出手段には、前記吸入空
気の温度を補償する温度補償抵抗をそれぞれ設けること
により、吸入空気の温度に拘らず、第１，第２の発熱抵
抗体の温度を一定温度に保つことができ、吸入空気の流
れ方向と流量を正確に検出することができる。

【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第１，第２の発熱抵抗
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】１吸入空気の流量Ｑに対する出力電圧Ｖout 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第
１，第２の発熱抵抗体と一対の温度補償抵抗体を示す平
面図である。

【図６】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７】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。

【図８】吸入空気による流速の変動を示す特性線図であ
る。

【符号の説明】

２１ 熱式空気流量検出装置 ２２ 流量計本体 ２３Ａ，２３Ｂ 基準抵抗 ２４ 巻線部 ２８，５１ 絶縁基板 ２９，５２ 第１の発熱抵抗体 ３０，５３ 第２の発熱抵抗体 ３５ ブリッジ回路（第１の流量検出手段） ３６Ａ，３６Ｂ 温度補償抵抗 ３８ ブリッジ回路（第２の流量検出手段） ３９，４０ 差動増幅器 ４１ 差動増幅器（差算演算手段） ４４ 基準電源 ５４，５５ 温度補償抵抗体（温度補償抵抗） Ｖ1 第１の流量電圧（第１の流量信号） Ｖ2 第２の流量電圧（第２の流量信号） Ｖout 出力電圧（流量検出信号） ＶS 基準電圧

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気管の途中に取付けられる流量計本体
   と、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、前記発熱抵抗を前記流量計
   本体に取付けられた絶縁基板上に膜状に形成され、吸入
   空気の流れ方向に対して上流側に位置した第１の発熱抵
   抗体と下流側に位置した第２の発熱抵抗体とから構成
   し、前記第１の発熱抵抗体の抵抗値変化から第１の流量
   信号を出力する第１の流量検出手段と、第２の発熱抵抗
   体の抵抗値変化から第２の流量信号を出力する第２の流
   量検出手段と、前記第１の流量検出手段から出力される
   第１の流量信号と第２の流量検出手段から出力される第
   ２の流量信号との差を流量検出信号として出力する差算
   演算手段とを備えたことを特徴とする熱式空気流量検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記差算演算手段から出力される流量検
   出信号に基準信号を加算してなる請求項１記載の熱式空
   気流量検出装置。
3. 【請求項３】 前記第１の流量検出手段および第２の流
   量検出手段には、前記吸入空気の温度を補償する温度補
   償抵抗をそれぞれ設けてなる請求項１，２記載の熱式空
   気流量検出手段。