JP2564415B2 - 空気流量検出器 - Google Patents
空気流量検出器Info
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- JP2564415B2 JP2564415B2 JP2100332A JP10033290A JP2564415B2 JP 2564415 B2 JP2564415 B2 JP 2564415B2 JP 2100332 A JP2100332 A JP 2100332A JP 10033290 A JP10033290 A JP 10033290A JP 2564415 B2 JP2564415 B2 JP 2564415B2
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- flow rate
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気流量検出器に係り、特に感温膜抵抗体を
利用した自動車エンジンの燃料制御に供する空気流量検
出器に関する。
利用した自動車エンジンの燃料制御に供する空気流量検
出器に関する。
感温膜抵抗体を応用した空気流量検出器は、特公昭63
−13419号公報に示すように、空気流量検出器と回路部
は分離されていた。
−13419号公報に示すように、空気流量検出器と回路部
は分離されていた。
上記従来技術は、製造上のコストについて配慮されて
いないと共に、被検出空気中に含まれる塵埃の付着によ
る検出精度の低下について考慮されていなかった。
いないと共に、被検出空気中に含まれる塵埃の付着によ
る検出精度の低下について考慮されていなかった。
本発明の目的は、製造コストが安く、かつ高精度を維
持した、即ち信頼性の高い空気流量検出器を提供するこ
とにある。
持した、即ち信頼性の高い空気流量検出器を提供するこ
とにある。
上記目的は、温度により抵抗値が変化する感温膜抵抗
体と、前記感温膜抵抗体の通電電流を制御する回路とを
備えた空気流量検出器において、前記感温膜抵抗体と前
記回路とを空気通路に設けられた整流作用を有する単一
の基板上に形成することによって達成される。
体と、前記感温膜抵抗体の通電電流を制御する回路とを
備えた空気流量検出器において、前記感温膜抵抗体と前
記回路とを空気通路に設けられた整流作用を有する単一
の基板上に形成することによって達成される。
空気流量検出素子である感温膜抵抗体と、回路を前述
の如く同一プロセス技術で、単一の共通基板に形成する
ので製造工程が単純となりコスト的に非常に有利であ
る。
の如く同一プロセス技術で、単一の共通基板に形成する
ので製造工程が単純となりコスト的に非常に有利であ
る。
さらに感温膜抵抗を形成する基板は被検出空気の整流
作用を有するため、感温膜抵抗部の空気の流れがスムー
ズとなり、空気流量検出器の出力信号が安定する。
作用を有するため、感温膜抵抗部の空気の流れがスムー
ズとなり、空気流量検出器の出力信号が安定する。
本発明の実施例を図によって説明する。
第１図は本発明の空気流量検出器の構造図、第２図は
その断面図、第３図は基板とホルダーとの固定部を示し
たものである。
その断面図、第３図は基板とホルダーとの固定部を示し
たものである。
まず構造について説明する。第１図，第２図におい
て、１はセラミクス又はガラス等である電気的絶縁性を
有する基板である。この基板１は空気の流れを整流する
整流板の作用をも有するこの基板１には、印刷による厚
膜回路製法、又はスパッタリング蒸着による薄膜回路製
法により、例えば白金である感温膜抵抗11,12と電子回
路の抵抗13,14および導体回路を形成する。さらに、ト
ランジスタ111,IC112,接続のためのパッド113a〜113cを
はんだ付けして回路機能を完成する。２はホルダーであ
り、空気流量検出器としての外部との電気的接続端子21
a〜21cをインサートした樹脂成形品である。
て、１はセラミクス又はガラス等である電気的絶縁性を
有する基板である。この基板１は空気の流れを整流する
整流板の作用をも有するこの基板１には、印刷による厚
膜回路製法、又はスパッタリング蒸着による薄膜回路製
法により、例えば白金である感温膜抵抗11,12と電子回
路の抵抗13,14および導体回路を形成する。さらに、ト
ランジスタ111,IC112,接続のためのパッド113a〜113cを
はんだ付けして回路機能を完成する。２はホルダーであ
り、空気流量検出器としての外部との電気的接続端子21
a〜21cをインサートした樹脂成形品である。
基板１とホルダー２とは22部で接し、23部の接着剤で
固着されると共に、第３図の様に感温膜抵抗部と回路部
の間の基板とホルダーの接合は、ホルダー２に設けた突
起24で支持し、空気の漏れがない様、かつ熱絶縁性の良
い発泡性接着剤（例えばシリコーン樹脂）で固着されて
いる。211は保護カバーでホルダー２に接着されてい
る。
固着されると共に、第３図の様に感温膜抵抗部と回路部
の間の基板とホルダーの接合は、ホルダー２に設けた突
起24で支持し、空気の漏れがない様、かつ熱絶縁性の良
い発泡性接着剤（例えばシリコーン樹脂）で固着されて
いる。211は保護カバーでホルダー２に接着されてい
る。
３は被検出空気が流れる空気通路で、その１部にバイ
パス通路31を設け、該バイパス通路31に前述の感温膜抵
抗11,12を形成した基板１の部分を晒す様、取り付けネ
ジ311で空気通路３にホルダー部を固定する。
パス通路31を設け、該バイパス通路31に前述の感温膜抵
抗11,12を形成した基板１の部分を晒す様、取り付けネ
ジ311で空気通路３にホルダー部を固定する。
第４図，第５図は、感温膜抵抗11,12の詳細を示した
ものである。
ものである。
感温膜抵抗11は、第４図の様に形成している。即ち、
被検出空気の流れる方向と同一方向に抵抗11a〜11dを形
成し、この抵抗11a〜11dを導体111で接続している。又
感温膜抵抗部は、空気流量の変化に高速で追随するため
熱容量が小さいこと、および、基板へ熱伝導する熱を低
減させる必要がある。そのため第１図，第２図のよう
に、115部では横断面を小さくし、熱抵抗を上げてあ
り、さらに116部では、基板１を導くして熱容量を下げ
ている。さらに熱伝導を抑えるには、第５図に示すよう
に、基板１と、感温膜抵抗11の間に熱伝導率の低い電気
絶縁材118（例えばガラス）を設けると更に効果があ
る。113は保護コート材（例えばガラス）であり、電気
絶縁材118とは無関係に回路部もコーティングしてあ
る。
被検出空気の流れる方向と同一方向に抵抗11a〜11dを形
成し、この抵抗11a〜11dを導体111で接続している。又
感温膜抵抗部は、空気流量の変化に高速で追随するため
熱容量が小さいこと、および、基板へ熱伝導する熱を低
減させる必要がある。そのため第１図，第２図のよう
に、115部では横断面を小さくし、熱抵抗を上げてあ
り、さらに116部では、基板１を導くして熱容量を下げ
ている。さらに熱伝導を抑えるには、第５図に示すよう
に、基板１と、感温膜抵抗11の間に熱伝導率の低い電気
絶縁材118（例えばガラス）を設けると更に効果があ
る。113は保護コート材（例えばガラス）であり、電気
絶縁材118とは無関係に回路部もコーティングしてあ
る。
次に第６図を用いて動作を説明する。
感温膜抵抗11,12と抵抗13,14でブリッジを構成し、そ
の中点の差電圧が一定値（ほぼ0V）になる様にIC112内
の差動増幅器112aでトランジスタ111を介して電力を制
御する。ここで感温膜抵抗11は、空気を検出するもので
空気温度よりも高い温度に加熱，感温膜抵抗12は空気温
度を検出するもので加熱しない様に、それぞれの抵抗
値、および抵抗13,14の抵抗値を設定すれば、感温膜抵
抗11を空気温度よりも定められた値だけ高い温度に加熱
電流Ih姿供給することができる。従って加熱電流Ihは、
空気流量Ｑの関数となり、抵抗14で、この電流Ihを電圧
に変換し、IC112内の差動増幅器112bで増幅し外部への
信号V0を得ることができる。
の中点の差電圧が一定値（ほぼ0V）になる様にIC112内
の差動増幅器112aでトランジスタ111を介して電力を制
御する。ここで感温膜抵抗11は、空気を検出するもので
空気温度よりも高い温度に加熱，感温膜抵抗12は空気温
度を検出するもので加熱しない様に、それぞれの抵抗
値、および抵抗13,14の抵抗値を設定すれば、感温膜抵
抗11を空気温度よりも定められた値だけ高い温度に加熱
電流Ih姿供給することができる。従って加熱電流Ihは、
空気流量Ｑの関数となり、抵抗14で、この電流Ihを電圧
に変換し、IC112内の差動増幅器112bで増幅し外部への
信号V0を得ることができる。
以上の実施例によれば、単一の基板１の上に空気流量
検出素子である感温膜抵抗体と回路を同一プロセスで形
成できるため、安価な空気流量検出器を提供できる効果
がある。又塵埃の付着による信頼性の効果を第７図によ
って説明する。空気に含まれる塵埃150は、第７図のよ
うに基板１の上辺、および、空気の流れと直角方向の横
配線上に付着する基板１の上辺は、熱伝達に直接影響し
ない。横配線上は、発熱体では影響するが、本実施例の
様に導体であれば、影響は無視し得る。
検出素子である感温膜抵抗体と回路を同一プロセスで形
成できるため、安価な空気流量検出器を提供できる効果
がある。又塵埃の付着による信頼性の効果を第７図によ
って説明する。空気に含まれる塵埃150は、第７図のよ
うに基板１の上辺、および、空気の流れと直角方向の横
配線上に付着する基板１の上辺は、熱伝達に直接影響し
ない。横配線上は、発熱体では影響するが、本実施例の
様に導体であれば、影響は無視し得る。
次に更なる高精度化のための感温抵抗体の実施例を説
明する。
明する。
第８図は、抵抗値を均一にした実施例である。感温膜
抵抗体の加熱温度は該抵抗値のばらつき影響を受ける。
即ち、抵抗体（非加熱時）を均一にすることが高精度化
のポイントであり、そのため抵抗トリミングを行う。こ
の際、抵抗11a〜11dの抵抗を均一にトリミングしない
と、11a〜11d間に温度のアンバランスが発生し、空気流
量検出器の出力がばらつく。そこでこの実施例では、ま
ずトリミング前の抵抗値Raを測定し、トリミング後の目
標値Riとの偏差（Ri−Ra）を計算する。次いでこの（Ri
−Ra）の抵抗の本数Ｎ（この例では４）で余しまずRa＋
（Ri−Ra）Ｎまで抵抗11aをトリミング、次にRa＋（Ri
−Ra）＋2/Nまで抵抗11bをトリミングとトリミングを行
うことにより、全体に均一なトリミングを行うことがで
きる。
抵抗体の加熱温度は該抵抗値のばらつき影響を受ける。
即ち、抵抗体（非加熱時）を均一にすることが高精度化
のポイントであり、そのため抵抗トリミングを行う。こ
の際、抵抗11a〜11dの抵抗を均一にトリミングしない
と、11a〜11d間に温度のアンバランスが発生し、空気流
量検出器の出力がばらつく。そこでこの実施例では、ま
ずトリミング前の抵抗値Raを測定し、トリミング後の目
標値Riとの偏差（Ri−Ra）を計算する。次いでこの（Ri
−Ra）の抵抗の本数Ｎ（この例では４）で余しまずRa＋
（Ri−Ra）Ｎまで抵抗11aをトリミング、次にRa＋（Ri
−Ra）＋2/Nまで抵抗11bをトリミングとトリミングを行
うことにより、全体に均一なトリミングを行うことがで
きる。
本実施例によれば加熱温度を一定し、かつ、感温膜抵
抗体の温度分布が安定した、高い検出器の出力精度を得
ることができる。
抗体の温度分布が安定した、高い検出器の出力精度を得
ることができる。
第９図は、感温膜抵抗体の発熱分布を一定にした実施
例である。空気流量検出器出力の高精度化一手法は発熱
部の均一化である。空気の流れ方向と直角方向の均一化
は上述したが、空気の流れ方向に対する均一化は、第９
図の様に空気の流れ上流部と下流部で感温膜抵抗体の抵
抗分布を変えることにより得ることができる。即ち、基
板１と空気との熱伝達は、上流側で大きく、下流側で小
さいので、それに合わせて、感温膜抵抗11a〜11dを上流
側の抵抗値を大きくし、下流側を小さく形成することに
より空気の流れ方向に対し温度が均一となり精度の高い
空気流量出力を得ることができる。
例である。空気流量検出器出力の高精度化一手法は発熱
部の均一化である。空気の流れ方向と直角方向の均一化
は上述したが、空気の流れ方向に対する均一化は、第９
図の様に空気の流れ上流部と下流部で感温膜抵抗体の抵
抗分布を変えることにより得ることができる。即ち、基
板１と空気との熱伝達は、上流側で大きく、下流側で小
さいので、それに合わせて、感温膜抵抗11a〜11dを上流
側の抵抗値を大きくし、下流側を小さく形成することに
より空気の流れ方向に対し温度が均一となり精度の高い
空気流量出力を得ることができる。
第10図は、多点検出化の実施例を示したものである。
空気通路３に流れている空気は、通路の形状等により偏
流を生ずるのが一般的である。そのため、多点で空気流
量を検出することにより、偏流の影響を受け難くするこ
とができる。第10図は、感温膜抵抗11を３ケ所に直列に
配置したものである。
空気通路３に流れている空気は、通路の形状等により偏
流を生ずるのが一般的である。そのため、多点で空気流
量を検出することにより、偏流の影響を受け難くするこ
とができる。第10図は、感温膜抵抗11を３ケ所に直列に
配置したものである。
この様にすることにより上述の如く精度の高い空気流
量検出器を得ることができる。
量検出器を得ることができる。
次に空気通路のバイパス部をホルダー２に一体化した
実施例を説明する。第11図はその実施例の平面図、第12
図は側断面図、第13図は下面図である。バイパス通路31
は、ホルダー２と樹脂の一体成形で形成する。そこで、
この中に感温膜抵抗11,12を配設する。第12図で４はプ
レートで、本図の下側より接着剤41で固着してある。即
ち被検出空気は、Piからバイパス通路31に入り、感温膜
抵抗11,12部を通りPo部でメイン通路に再び合流する。
実施例を説明する。第11図はその実施例の平面図、第12
図は側断面図、第13図は下面図である。バイパス通路31
は、ホルダー２と樹脂の一体成形で形成する。そこで、
この中に感温膜抵抗11,12を配設する。第12図で４はプ
レートで、本図の下側より接着剤41で固着してある。即
ち被検出空気は、Piからバイパス通路31に入り、感温膜
抵抗11,12部を通りPo部でメイン通路に再び合流する。
この実施例によれば、バイパス通路31を流れる空気の
流速はメイン通路のそれより小さい値となる。従って、
感温膜抵抗体を通過する塵埃の量も少なくなり、その結
果塵埃の付着による空気流量検出器としての出力変化を
抑制できる効果がある。
流速はメイン通路のそれより小さい値となる。従って、
感温膜抵抗体を通過する塵埃の量も少なくなり、その結
果塵埃の付着による空気流量検出器としての出力変化を
抑制できる効果がある。
第14図は、以上の実施例の空気流量検出器を応用した
エンジン制御システム図である。まず構成を説明する。
ACはエンジンの吸入空気をとり入れるエアクリーナで、
空気のフィルターＦを内蔵している。AFは上述の空気流
量検出器で、スロットルバルブTVを備えた通路に装着さ
れている。INJは燃料を直接エンジンへ供給するインジ
ェクターであり、Ｃは空気流量検出器AFの出力Ｑと図示
していないエンジンの回転数Ｎとを入力し、マイクロコ
ンピュータによりエンジンへの燃料供給量を算出し、イ
ンジェクターINJに指示する制御モジュールである。
エンジン制御システム図である。まず構成を説明する。
ACはエンジンの吸入空気をとり入れるエアクリーナで、
空気のフィルターＦを内蔵している。AFは上述の空気流
量検出器で、スロットルバルブTVを備えた通路に装着さ
れている。INJは燃料を直接エンジンへ供給するインジ
ェクターであり、Ｃは空気流量検出器AFの出力Ｑと図示
していないエンジンの回転数Ｎとを入力し、マイクロコ
ンピュータによりエンジンへの燃料供給量を算出し、イ
ンジェクターINJに指示する制御モジュールである。
本実施例によれば、空気流量検出器AFの出力が高い検
出精度を有しているため、精度の高い、（低燃費，排気
ガスのクリーン化）エンジン制御システムを得ることが
できる。
出精度を有しているため、精度の高い、（低燃費，排気
ガスのクリーン化）エンジン制御システムを得ることが
できる。
第14図は、多気筒エンジンに於ても単独の空気流量検
出器AFでエンジンを制御する例を示したが、第11図〜第
13図に示した様に、本発明の空気流量検出器は非常に小
形化が実現できるので、インテークマニホルドに各エン
ジン気筒毎に装着できる。それにより各気筒毎に燃料供
給制御を実現することができ、更に低燃費，クリーンな
排ガスを有する自動車を実現できる効果がある。
出器AFでエンジンを制御する例を示したが、第11図〜第
13図に示した様に、本発明の空気流量検出器は非常に小
形化が実現できるので、インテークマニホルドに各エン
ジン気筒毎に装着できる。それにより各気筒毎に燃料供
給制御を実現することができ、更に低燃費，クリーンな
排ガスを有する自動車を実現できる効果がある。
本発明によれば、コストの安い、空気流量検出精度に
優れ、又空気中に含まれる塵埃の付着による検出精度の
変化のない信頼性の高い空気流量検出器を実現できる効
果がある。又、本発明の空気流量検出器を利用したエン
ジン制御システムでは自動車の低燃費，排気ガスのクリ
ーン化を得ることができる効果がある。
優れ、又空気中に含まれる塵埃の付着による検出精度の
変化のない信頼性の高い空気流量検出器を実現できる効
果がある。又、本発明の空気流量検出器を利用したエン
ジン制御システムでは自動車の低燃費，排気ガスのクリ
ーン化を得ることができる効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は第１図
のII−II断面図、第３図はホルダーと基板の固定部詳細
図、第４図は感温膜抵抗体の詳細図、第５図は感温膜抵
抗体の断面図、第６図は回路図、第７図は塵埃の付着
図、第８図は感温膜抵抗体の均一トリミング図、第９図
は感温膜抵抗体の発熱分布を一定にした図、第10図は多
点検出形空気流量検出器の実施例、第11図〜第13図はバ
イパス通路一体形空気流量検出器を示す図、第14図はエ
ンジン制御システム図である。 １……基板、２……ホルダー、３……空気通路、11,12
……感温膜抵抗、24……突起部、25……発泡性接着剤、
31……バイパス通路、AF……空気流量検出器、INJ……
インジェクタ、Ｃ……制御モジュール。
のII−II断面図、第３図はホルダーと基板の固定部詳細
図、第４図は感温膜抵抗体の詳細図、第５図は感温膜抵
抗体の断面図、第６図は回路図、第７図は塵埃の付着
図、第８図は感温膜抵抗体の均一トリミング図、第９図
は感温膜抵抗体の発熱分布を一定にした図、第10図は多
点検出形空気流量検出器の実施例、第11図〜第13図はバ
イパス通路一体形空気流量検出器を示す図、第14図はエ
ンジン制御システム図である。 １……基板、２……ホルダー、３……空気通路、11,12
……感温膜抵抗、24……突起部、25……発泡性接着剤、
31……バイパス通路、AF……空気流量検出器、INJ……
インジェクタ、Ｃ……制御モジュール。
Claims (1)
- 【請求項１】温度により抵抗値が変化する感温膜抵抗体
と、前記感温膜抵抗体の通電電流を制御する回路とを備
えた空気流量検出器において、前記感温膜抵抗体と前記
回路とを空気通路に設けられた整流作用を有する単一の
基板上に形成したことを特徴とする空気流量検出器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100332A JP2564415B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 空気流量検出器 |
| KR1019910006083A KR100226617B1 (ko) | 1990-04-18 | 1991-04-16 | 공기유량 검출기 |
| DE4112601A DE4112601C2 (de) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Vorrichtung zur Messung eines Gasstroms |
| US08/046,916 US5351536A (en) | 1990-04-18 | 1993-04-14 | Air flow rate detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100332A JP2564415B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 空気流量検出器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328562A Division JP2948136B2 (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 空気流量検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH041527A JPH041527A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2564415B2 true JP2564415B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=14271195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100332A Expired - Fee Related JP2564415B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 空気流量検出器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5351536A (ja) |
| JP (1) | JP2564415B2 (ja) |
| KR (1) | KR100226617B1 (ja) |
| DE (1) | DE4112601C2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2846518B2 (ja) * | 1992-03-18 | 1999-01-13 | 株式会社日立製作所 | 空気流量検出器及びそれを使用したエンジン制御装置 |
| US5753815A (en) * | 1994-11-17 | 1998-05-19 | Ricoh Company, Ltd. | Thermo-sensitive flow sensor for measuring flow velocity and flow rate of a gas |
| DE19534906C2 (de) * | 1995-09-20 | 1998-03-19 | Deutsche Automobilgesellsch | Sensoranordnung zum Messen der Masse eines strömenden Mediums nach dem Prinzip des Heißfilm-Anemometers |
| JPH1084278A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-03-31 | Nec Corp | Ｐｌｌ回路 |
| CA2310635C (en) * | 1997-11-21 | 2005-01-18 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Flow rate sensor, temperature sensor and flow rate measuring instrument |
| JP3555017B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2004-08-18 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
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