JPS6235225A - 直熱型流量センサ - 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〕 本発明は膜式抵抗を有する直熱型流量センサ、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っ
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っ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
の電流値をフィードバック制御し、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周温・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ィードバック制御
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、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（腹式抵抗）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腹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、ダイナミックレンジ
は腹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、且つダイナミックレンジを最も大きくす
るためには、腹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（参照：
特願昭６０−２５２３２号）。

〔発明が解決しようとする１問題点〕 しかしながら、通常、断熱部材は温度に対する熱伝導率
の変化が正特性もしくは負特性を有しており、従って、
空気流の温度により断熱部材の断熱効果が変化し、この
結果、センサの出力特性が変化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、空気流の温度に対して出力特性が変化
しない直熱式流量センサを提供することにあり、その手
段は、断熱部材を、温度に対する熱伝導率の変化が正特
性の部材と負特性の部材とにより構成したことである。

〔作　用〕

上述の手段によれば、断熱部材の温度に対する熱伝導率
を一様（一定）にならしめたことができ、これにより、
断熱部材の断熱効果は温度に対して一様となる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第３図は本発明に係る腹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である。

第３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
の空気通路２内に保持部材（たとえばアルミニウム）５
が設けられ、そこ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（腹式抵抗）６が設けられている。

腹式抵抗６はフレキシブル配線７によって、外気温度補
償を行う温度依存抵抗８と共に、ハイブリッド基板に形
成されたセンサ回路９に接続されている。

センサ回路９は外気温度に対して腹式抵抗６の温度が一
定になるように該抵抗６の発熱量をフィードバック制御
し、そのセンサ出力Ｖ、を制御回路１０に供給する。制
御回路１０はたとえばマイクロコンピュータによって構
成され、燃料噴射弁１１の制御等を行うものである。

センサ回路９は、第４図に示すごとく、腹式抵抗６、温
度依存抵抗８とブリフジ回路を構成する抵抗９１　、９
２、比較器９３、比較器９３の出力によって制御される
トランジスタ９４、電圧ハソファ９５により構成される
、つまり、空気流量が増加して腹式抵抗６（この場合、
サーミスタ）の温度が低下し、この結果、腹式抵抗６の
抵抗値が下降して■１　≦ｖＲとなると、比較器９３の
出力によってトランジスタ９４の導電率が増加する。従
って、腹式抵抗６の発熱量が増加し、同時に、トランジ
スタ９４のコレクタ電位すなわち電圧バッファ９５の出
力電圧ｖ０は上昇する。逆に空気流量が減少して腹式抵
抗６の温度が上昇すると、腹式抵抗６の抵抗値が増加し
てＶ、＞ＶＲとなり、比較器９３の出力によってトラン
ジスタ９４の導電率が減少する。従って、腹式抵抗６０
発熱量が減少し、同時に、電圧バッファ９５の出力電圧
ＶＱは低下する。このようにして腹式抵抗６の温度は外
気温度によって定まる値になるようにフィードパンク制
御され、出力電圧Ｖ０は空気流量を示すことになる。

第５回は第３図の腹式抵抗６の近傍の拡大図、第６図は
第５図のＶｌ−ＶＩ線断面図である。第５図、第６図に
示すように、腹式抵抗６においては、その一端のみが断
熱部材１２を介して保持部材５に支持されている。なお
、腹式抵抗６を両持保持により保持部材６に固定すると
、腹式抵抗６が歪ゲージの作用し、従って、腹式抵抗６
の歪みによりその出力変化を招くという欠点が生ずる。

上述の腹式抵抗６の片持保持はこのような歪ゲージ作用
を防止するものである。

第７図は第５図のフレキシブル配線７の拡大図、第８図
は第７図の■−■線断面図である。第７図、第８図に示
すように、フレキシブル配線７は、フレキシブルな絶縁
樹脂フィルム７０１、ハターン形成された導体（たとえ
ばＣｕ　）　７０２ａ　、　７０２ｂ、およびフレキシ
ブルな絶縁樹脂フィルム７０３により構成されている。

そして、接合部Ａ、Ｂは腹式抵抗６のＡｕバット部にた
とえばＡｕ−３ｎの共晶によって接合される。このよう
に、導体７０２ａ　、　７０２ｂはフレキシブルな絶縁
樹脂により覆われているので、ボンディングワイヤに比
較して、腐食、断線等に強い構造をなしている。

第１図は第６図の断熱部材１２の詳細な構造を示す断面
図である。第１図に示すように、断熱部材１２は、接着
剤（たとえばＡｕ　　Ｓｉ共晶層）１２１、ムライト断
熱材１２２、接着剤（たとえば耐熱樹脂接着剤）１２３
、ポリイミド断熱材１２４、および接着剤（たとえばハ
ンダ）１２５の各層からなる。ここで、第２図に示すよ
うに、ムライト断熱材１２２は温度に対する熱伝導率の
変化が負特性を示し、ポリイミド断熱材１２４は温度に
対する熱伝導率の変化が正特性を示す。従って、ムライ
ト断熱材１２２の厚さおよびポリイミド断熱材１２４の
厚さを適切に設定すると、上記圧、負特性が相殺されて
断熱部材１２全体として温度に対する熱伝導率の変化を
減少できることは明らかである。

このようにして、断熱部材１２の温度に対する熱伝導率
の変化を減少させ、理想的には、断熱部材１２の温度に
対する熱伝導率を一様（一定）にすることができる。

なお、温度に対する熱伝導率の変化が負特性を示す断熱
材としては、ムライトの代りに、セラミック系、ガラス
系の材料を用いることもでき、また、温度に対する熱伝
導率の変化が正特性を示す断熱材としては、ポリイミド
の代りに、樹脂系材料を用いることもできる。さらに、
第１図においては、温度に対する熱伝導率の変化が正特
性および負特性の各材料を層状に結合せしめたが、これ
らの材料を混合せしめることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、断熱部材の温度に
対する熱伝導率の変化を少なくでき、言い換えると、断
熱部材の温度に対する熱伝導率を一様（一定）にするこ
とができ、これにより、温度変化が起きても腹式抵抗か
ら断熱部材を通って保持部材へ逃げる熱の損失割合の変
化を少なくできる。従って、温度変化に対するセンサ出
力変化を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る直熱型流量センサの断熱部材を示
す断面図、 第２図は第１図の断熱部材に用いられる断熱材の温度に
対する熱伝導率特性を示すグラフ、第３図は本発明に係
る模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４図は第３図のセンサ回路の回路図、第５図は第３図
の腹式抵抗の近傍の拡大図、第６図は第５図のｖｒ−ｖ
ｒ線断面図、第７図は第５図のフレキシブル配線７の拡
大図、第８図は第７図の■−■線断面図である。 ５：保持部材、 ６：腹式抵抗、 ７：フレキシブル配線、 １２：断熱部材、 １２１：接着剤、 １２２：ムライト断熱材、 １２３：接着剤、 １２４：ポリイミド断熱材、 １２５：接着剤。 ５・・・　保持部材 ６・・・　腹式抵抗 １２・・・　断熱部材 １２５・・・　接着剤 第２図 １・・・内燃機関 ７・・・　フレキシブル配線 ９・・・センサ回路 第４図 ６３５．模式抵抗 ８・・・温度依存抵抗 第７図 ７０１．７０３・・・　フレキシブルな樹脂７０２ａ、
７０２ｂ・・・導体

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保持
   部材に支持することにより収容した直熱型流量センサに
   おいて、前記断熱部材を、温度に対する熱伝導率の変化
   が正特性の部材と負特性の部材とにより構成し、前記断
   熱部材の温度に対する熱伝導率を一様にならしめたこと
   を特徴とする直熱型流量センサ。 ２、前記正特性の部材と前記負特性の部材とを層状にせ
   しめた特許請求の範囲第１項に記載の直熱型流量センサ
   。 ３、前記正特性の部材と前記負特性の部材とを混合せし
   めた特許請求の範囲第１項に記載の直熱型流量センサ。