JPH11351932A - 物理量検出装置および空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力処理回路もしくは制御回路調整後、誤って
意図しない信号が外部より入力されても電子回路内の回
路定数または回路仕様が変化することを防止する物理量
検出装置を提供する。 【解決手段】外部機器と接続するための入出力信号ライ
ンを構成する電子回路と入出力端子及び前記電子回路と
前記入出力端子の電気的導通をはかる接続部のいずれか
に、過大電流を印加することにより溶断する素子（ヒュ
ーズ）を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種物理量を検出
する検出装置に係り、検出装置の出力特性あるいは検出
素子の制御状態を調整する機能を有する検出装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】物理量検出装置の一例として、空気の質
量流量を検出する空気流量測定装置がある。内燃機関の
空燃比を正確に制御する最も一般的な方法に、吸入空気
流量を測定し、燃焼状態が最適となる燃料噴射量を逐次
演算する手段がある。これには、吸入空気流量を測定す
るための空気流量測定装置が欠かせない。

【０００３】そこで従来から種々の方式による空気流量
測定装置が提案され、今日広く実用に供されている。そ
の一方式に熱式の空気流量計がある。この熱式空気流量
計は、吸入空気流路内に配置された感温抵抗体を空気流
量検出素子として備え、検出回路と電気的に接続してあ
る。

【０００４】この検出回路は制御回路とも呼ばれ、これ
により感温抵抗体に電流を供給し発熱させ、このとき感
温抵抗体の温度が、内燃機関に吸入される空気の温度よ
りも常に一定の温度だけ高くなるように、供給電流の大
きさを制御している。

【０００５】空気が流れると感温抵抗体から奪われる熱
量が増加し、その割合は空気の流れる速度に応じて変化
し、これに伴い感温抵抗体に供給される電流の値も変化
する。この結果、感温抵抗体に供給される加熱電流の変
化量は空気流量に対応した値となる。こうして検出され
た空気流量を表す電気信号は、出力処理回路に入力さ
れ、ここでエンジン制御装置に必要な入力電圧範囲と適
合するように処理され空気流量測定装置の出力信号とし
て出力される。

【０００６】この出力処理回路や制御回路は、空気流量
計自体の制御状態が製品間でばらつかないように、また
種々のエンジン制御装置に必要な入力電圧範囲との整合
をとるために、製品毎の回路特性調整が必要となる。

【０００７】回路特性調整は、空気流量計の高精度化の
ために、製造工程における熱処理や組立てばらつき等に
起因する特性変化要因を排除する必要があることから、
製造過程における最終工程で行っている。

【０００８】そして、調整用外部端子は調整作業完了後
に誤って意図しない信号が入力されても、回路定数が変
化しないように保護する必要がある。

【０００９】そこで、従来から、回路調整後の外部調整
端子の保護を目的とした構成としては、例えば特開平10
−38608 号公報に記載の物理量検出装置がある。この物
理量検出装置は、端子の腐食と導電性物質の接触による
ショートを防止することを目的に、調整端子を接着剤の
上塗りにより保護する。あるいは調整端子をコネクタ内
に配置し、相手側である外部機器の防水コネクタを嵌合
させる構成としている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、回路特性調整を行った後の信号ラインに対
する保護が充分であると言えない。以下に課題を説明す
る。

【００１１】物理量検出装置の構造が信号ラインに影響
を与える要因は、防水コネクタの破損、及び経時劣化に
より内部に水等が浸入した場合や、コネクタ内部の入出
力端子が雨水等の導電性物質に触れる恐れがあるとき
に、コネクタと外部機器（相手側）コネクタの脱着を行
った場合、更に調整端子の接着剤等の上塗りが剥れてし
まったり、万が一製造工程において抜けてしまった場合
が考えられる。

【００１２】以上に起因して、調整用入力端子に誤って
ノイズやリーク電流が印加された場合、もしくはコネク
タと外部機器を接続するためのワイヤハーネスの端子配
列に間違いが生じた場合に、出力処理回路や制御回路の
回路定数が予期せずに変化してしまい物理量検出装置の
機能を失ってしまう恐れがある、もしくは測定精度が低
下するという問題が生ずる。

【００１３】物理量検出装置の中でも空気流量測定装置
は、使用される環境が主に自動車等のエンジンルーム内
部に実装されるため、温度変化等苛酷な条件下におかれ
る。そのため、樹脂やゴム及び接着剤等はヒケやカレ等
の経時劣化をまぬがれることができず、信頼性を左右す
る要因となる。

【００１４】ゆえに、構造体に経時劣化が生じても、検
出装置の機能を失わないためには、回路特性調整を完了
し、不要となった信号ラインは、回路的，電気的に完全
に遮断（開放）しておく必要がある。

【００１５】本発明の目的は、外部入出力端子より回路
特性調整を可能とした物理量検出装置および空気流量測
定装置に誤った信号が入力された場合においても、意図
しない回路定数に変化することを防止し、信頼性の高い
高精度な物理量検出装置および空気流量測定装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】物理量検出装置において
前述課題を解決するため、外部機器接続用の入出力信号
ラインを構成する電子回路基板と入出力端子、及び前記
電子回路基板と前記入出力端子の電気的導通をはかるた
めの金属ワイヤ等による接続部のいずれかに、過大電流
を印加することにより溶断するヒューズを用いる。もし
くは特定信号により開閉するスイッチを用いる。

【００１７】そして、ハウジングの外部に設けた外部機
器との接続をはかるための入出力端子に、回路特性調整
終了後、特定の入力信号を与え、調整用入力信号ライン
を回路的，電気的に遮断することで達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。なお、実施形態は、
空気流量測定装置を代表例として示す。他の物理量検出
装置においてもその、検出素子や設置方法が異なるのみ
で、基本的には同じであるので省略する。

【００１９】図１は、本発明による一実施例の空気流量
測定装置における回路図である。

【００２０】空気流量を検出するための検出素子８と温
度を検出するための温度補償素子１２を内燃機関に導入
される空気が流れる吸気管１１内部に配置し、電子回路
７と電気的に接続する。

【００２１】電子回路７は、大別して制御回路３０と出
力処理回路３１から構成され、制御回路３０では、検出
素子８である感温抵抗体８に電流を供給し発熱させ、こ
のとき感温抵抗体８の温度が、温度補償素子１２より検
出した温度より、一定温度高くなるように供給電流の大
きさを制御している。前記吸気管１１内に空気が流れる
と、感温抵抗体８から奪われる熱量が増減するため、こ
れに伴い供給電流の値を制御回路３０により逐次制御し
ている。

【００２２】また、出力処理回路３１は、感温抵抗体８
に流れる電流量を取り出し、種々のエンジン制御装置に
適合するように出力特性を処理する。

【００２３】電子回路基板７は、エンジン制御装置等の
外部機器を接続するためのコネクタ５内に配置された金
属製の入出力端子と電気的に接続される。電子回路基板
７と入出力端子の接続は、金属ワイヤ等の導電性部材を
用い、電気的導通を図っている。ここで、外部調整端子
４１と電子回路基板７は、過大電流により溶断するヒュ
ーズ１等の導電性部材により接続する。

【００２４】入出力端子は、空気流量測定装置が駆動す
るために必要な電源が供給される電源端子４０と、外部
より電子回路の回路定数変更を行う特性調整（Ｒｘ）端
子４１と、調整信号書き込み時、マイクロコンピュータ
（ＭＰＵ）３２からの出力信号を確認するための通信
（Ｔｘ）端子４２と、出力処理回路３１により出力され
た空気流量測定装置の流量信号を出力する出力端子４３
と、電子回路７の基準電位となるグランド（アース）ラ
インであるグランド端子４４等により構成される。

【００２５】そして、制御回路３０や出力処理回路３１
は、外部調整端子４１より、ある周期を持ったデジタル
信号をＭＰＵ３２に送り、調整最適値を記憶素子（ＲＯ
Ｍ）３３へ記憶させ回路特性調整を行う。

【００２６】回路特性調整が完了した後に、外部調整端
子４１にヒューズ１が溶断する直流電圧（アナログ信
号）を印加する。ヒューズ１が持つ最大定格を超えた電
流が印加されることにより、ヒューズ１は溶断し、調整
信号ラインは電気的に切断（遮断）される。ＭＰＵ３２
は、直流電圧が印加されても調整信号と認識しないた
め、回路定数が変化することはない。しかしながら、Ｍ
ＰＵ３２の定格を超えた電流を印加すると、ＭＰＵ３２
を破壊させてしまうため、ツェナーダイオード３４を調
整端子４１とＭＰＵ３２の間に並列に接続し保護する。

【００２７】ヒューズ１は、電子回路基板７とコネクタ
５に内蔵される金属端子４１を電気的に導通させる役割
を果たしているが、電子回路基板上に実装しても良い。

【００２８】以上の構成により、回路特性調整を完了し
た空気流量測定装置に外部より誤って、意図しない電気
信号が印加されても、回路定数が変化することなく、所
定の回路特性が維持される。すなわち、信頼性の高い空
気流量測定装置を提供することができる。

【００２９】図２は、本発明による他の実施例を示す空
気流量測定装置の回路図である。

【００３０】ヒューズ１を調整信号ライン上に配置した
前述の実施例に対し、図２は調整信号ライン上にスイッ
チ３５を配置する。スイッチ３５は、別の入力端子４５
より特定信号が印加されたことにより、調整信号ライン
の接続または遮断を行う素子である。

【００３１】すなわち、スイッチ３５の開閉を行う入力
端子４５と調整端子４１の２個所に特定信号を印加しな
ければ、回路定数を変更することができない構成になっ
ているため、調整端子４１に他の入出力端子との接触に
よる誤信号入力や雨水等導電性物質の付着によるリーク
電流が印加されても、調整信号ラインを充分に保護する
ことができる。

【００３２】図３は、本発明による一実施例の空気流量
測定装置を示す横断面図であり、図４は図３のＩ−Ｉ断
面図である。また、図５は図３を上方向から見たコネク
タ５外観図である。

【００３３】空気流量を検出するための検出素子８と温
度を検出するための温度補償素子１２は、これを支持す
る導電性の支柱である検出素子ターミナル９に溶接等に
より固定され、金属製ワイヤ３を介し電子回路基板７と
電気的に接続されている。電子回路基板７は、板金製の
ベースプレート１０に接着固定されつつ、ハウジング６
により保護されるように、電子回路基板７の側面をほぼ
全周に亘って囲われている。板金製のベースプレート１
０は、ハウジング６に接着固定もしくはインサート成形
により一体化されている。

【００３４】ハウジング６は、金属製端子４０，４３，
４４及び特性調整端子４１，４２，検出素子ターミナル
９をインサート成形したプラスチック部品である。ま
た、内燃機関に吸入される空気の一部を通過させるため
の、副空気通路１１や外部機器との接続を図るためのコ
ネクタ５を一体化している。

【００３５】そして、ベースプレート１０を底面とし、
側壁をハウジング６とした箱状ケースは、その内部へシ
リコンゲルを充填し熱硬化した後にカバー１３をハウジ
ング６に接着等により固定される。これにより、電子回
路基板７はその周囲を絶縁体により囲まれ密閉されてい
る。

【００３６】金属製端子４０や特性調整端子４１等は、
ハウジング６に内蔵された電子回路基板７と外部機器と
の接続を図るために、ハウジング６の内側からコネクタ
５の内部へ貫通しており、金属製ワイヤ３もしくはハウ
ジング６の外側から特定信号を印加し回路を電気的に遮
断（切断）することが可能な素子１（ヒューズ）等によ
り、電子回路基板７と電気的に接続されている。ヒュー
ズ素子１は、電子回路７と外部特性調整端子４２を接続
する個所に用いずとも、電子回路基板上等に配置し、接
続は金属ワイヤ３を用いても構わない。

【００３７】電子回路７は、空気流量検出素子８の制御
状態やエンジン制御装置の制御範囲と整合をとる必要が
あり、製品毎の個別調整が必要となる。

【００３８】そのため、空気流量測定装置の構造体が完
成した後に、コネクタ５に内装される外部調整端子４２
より、信号を印加し特性調整を行う。回路特性調整が完
了した後に、外部調整端子４２にヒューズ１が溶断する
過大電流を印加し、調整信号ラインを電気的に切断す
る。このようにして、製造された空気流量測定装置を内
燃機関等の吸気管構成部材１４にネジ１５等により固定
し、空気流量を測定するための構成が完成する。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、出力処理回路及び制御
回路等の回路特性調整を行った後、調整用入力信号ライ
ンを回路的，電気的に遮断できる。

【００４０】このため、製品の特性調整を行った後で外
部より誤った信号が入力された場合においても回路定数
が変化することを防止でき、物理量検出装置および空気
流量測定装置の機能を失う恐れがなく、もしくは測定精
度が低下する要因を排除することができる。

【００４１】この結果、信頼性及び測定精度の高い物理
量検出装置および空気流量測定装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す空気流量測定装置の回
路図。

【図２】本発明の他の一実施例を示す空気流量測定装置
の回路図。

【図３】本発明の一実施例を示す空気流量測定装置の横
断面図。

【図４】図３のＩ−Ｉ線断面図。

【図５】図３に示す空気流量測定装置の上方図（外部機
器接続用コネクタ）から視た正面図。

【符号の説明】

１…ヒューズ、３…金属ワイヤ、５…コネクタ、６…ハ
ウジング、７…電子回路（基板）、８…空気流量検出素
子（感温抵抗体）、９…検出素子支持体（ターミナ
ル）、１０…ベースプレート、１１…副空気通路、１２
…温度検出素子、１３…カバー、１４…吸気管構成部
材、１５…ネジ、３０…制御回路、３１…出力処理回
路、３２…マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）、３３…記
憶素子(ＲＯＭ)、３４…ツェナーダイオード、３５…ス
イッチ、４０…電源供給端子、４１…外部調整（Ｒｘ）
端子、４２…通信（Ｔｘ）端子、４３…出力信号端子、
４４…グランド（アース）端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 薫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各種物理量を検出する検出素子と、前記検
   出素子と電気的に接続されて前記検出素子の制御あるい
   は検出量を電気信号として処理する電子回路を有し、前
   記電子回路の基板を保護内装するハウジングを備え、前
   記ハウジングの外部に前記電子回路と外部機器との入出
   力信号を送受信するための金属製端子を備えた物理量検
   出装置において、外部機器との入出力信号ラインを構成
   する部材に、前記ハウジング外部より入力端子に特定信
   号を印加することにより、切断（溶断）することが可能
   な素子（ヒューズ）もしくは材料を備えたことを特徴と
   した物理量検出装置。
2. 【請求項２】空気流量を測定するための流量検出素子を
   備え、前記流量検出素子と電気的に接続し、前記検出素
   子の制御と空気流量に対応した出力信号を出力する電子
   回路を有し、前記電子回路の基板を保護内装するハウジ
   ングを備え、前記ハウジングの外部に前記電子回路と外
   部機器との入出力信号を送受信するための金属製端子を
   配置したコネクタを備えた空気流量測定装置において、
   外部機器との入出力信号ラインを構成する部材に、前記
   ハウジング外部より入力端子に特定信号を印加すること
   により、切断（溶断）することが可能な素子（ヒュー
   ズ）もしくは材料を備えたことを特徴とした空気流量測
   定装置。
3. 【請求項３】請求項２において、前記信号ラインを構成
   する部材に、外部より特定信号を印加することにより、
   特定の信号ラインを接続または遮断することが可能な素
   子（スイッチ）を備えたことを特徴とした空気流量測定
   装置。