JPS6236521A - 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っである。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用温度依存抵抗を削除し、
・下流例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号広！８）。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
は膜弐抵抗を含む全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、腹式抵抗を含む全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、通常、腹式抵抗が形成された基板を断熱部材を介し
て放熱特性の優れた保持部材に支持し、このとき、基板
と断熱部材との間、および断熱部材と保持部材との間も
断熱効果を有する接合剤によって接合せしめている。た
とえば、断熱効果を有する接合剤として、樹脂系の接着
剤、熱伝導率の小さいフリントガラス等を用いている。

これにより、基板の断熱効果をさらに増進させていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の従来形においては、接合剤が断熱
効果を有するために、その厚み、状態等の製造ばらつき
により断熱効果がばらつき、この効果、センサの応答性
、ダイナミックレンジ等の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、接合部材の製造ばらつきによってセン
サの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、接合部材として熱伝導率の優
れた部材を用いたことである。

〔作　用〕

上述の手段によれば接合部材は断熱効果を有しないので
、断熱部材のみにより断熱効果が決定され、従って、基
板に対する断熱効果が一様となる。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の詳細な説明する。

第２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２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Ｖ０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３図に示すごとく、腹式抵抗６、温
度依存抵抗８とブリッ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、電圧バッファ９５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■１≦Ｖ、ｌ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、膜式抵抗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■。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、膜式抵抗６の
発熱量が減少し、同時に、電圧バッファ９５の出力電圧
■。

は低下する。このようにして膜式抵抗６の温度は外気温
度によって定まる値になるようにフィードバック制御さ
れ、出力電圧■。は空気流量を示すことになる。

第４図は第２図の膜式抵抗６の近傍の拡大図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線断面図である。第４図、第５図に示す
ように、膜式抵抗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、膜
式抵抗６を両持保持により保持部材６に固定すると、膜
式抵抗６が歪ゲージの作用し、従って、膜式抵抗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
の膜式抵抗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。

また、フレキシブル配線７はフレキシブルな絶縁樹脂フ
ィルムに挟まれ、パターン形成された導体（たとえばＣ
ｕ）により構成されており、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５図の断熱部材１２の近傍の構造を示す断面
図である。第１図に示すように、断熱部材１２　（たと
えばムライト）と基（反６　（たとえばシリコン基板）
との間には、接合部材１３としてのＡｕ焼付層１３−１
およびＡｕ−３ｉ共品層１３−２が形成されている。つ
まり、断熱部材１２の一面に予めＡｕ焼付層１３−１を
形成しておき、これを基板６に適度な加圧により押圧し
、約４００℃にて加熱すると、これらの界面にＡｕ−５
ｉ共晶層１３−２が生成され、基板６と断熱部材１２と
が接合される。

他方、断熱部材１２と保持部材５（たとえばア３．　　
　　　　ルミニウムあるいは銅）との間には、接合部材
１４としての無電解メッキ層１４−１およびＰｂ　−３
ｎハンダ層１４−２が形成されている。つまり、断熱部
材１３の他の面に予め無電解メッキ層１４−１を形成し
ておき、これをＰｂ−５ｏハンダ層１４−２により保持
部材５と接合させる。

このように構成すると、接合部材１３　、１４は共に熱
伝導性に優れており、他方、断熱部材１２は熱伝導性が
悪いので、基板６に対する断熱効果は断熱部材１２に依
存することになる。従って、たとえ接合部材１３　、１
４の厚み、状態が変化しても、基板６に対する断熱効果
は何ら影響はない。

なお、断熱部材としては、ムライトの外に、セラミック
系、ガラス系の材料、ポリイミド等の樹脂系材料を用い
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、接合部材は断熱効
果を有しないので、基板に対する断熱効果は断熱部材の
みに依存するようになり、従って、接合部材の製造ばら
つきによるセンサの応答性、ダイナミックレンジ等の特
性変化を防止できる。

【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の近
傍を示す断面図、 第２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３図は第２図のセンサ回路の回路図、第４図は第２図
の膜式抵抗の近傍の拡大図、第５図は第４図のＶ−Ｖ線
断面図である。 ５：保持部材、　　６：膜式抵抗、 ７：フレキシブル配線、 １２：断熱部材、　　１３二接合部材、１３−１　：　
Ａｕペースト焼付層、 １３−１　：　Ａｕ　−Ｓｉ共晶層、 １４：接合部材、　　１４−１　：無電解Ｎｉメッキ層
、１４−２　：　Ｐｂ　−Ｓｎ　ハンダ層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、膜式抵抗が形成された基板を断熱部材を介して放熱
   特性の優れた保持部材に支持するようにした直熱型流量
   センサにおいて、前記基板と前記断熱部材との間、およ
   び該断熱部材と前記保持部材との間を熱伝導率の優れた
   接合部材により接合せしめたことを特徴とする直熱型流
   量センサ。