JPS5931412A

JPS5931412A - 熱線式空気流量計

Info

Publication number: JPS5931412A
Application number: JP57141053A
Authority: JP
Inventors: Mitsukuni Tsutsui; 筒井　光圀; Takashi Yoshinari; 吉成　孝; Terumi Nakazawa; 照美仲沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1984-02-20
Also published as: JPH0515968B2

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】本発明は熱線式空気流量計に関し、特に内燃機関の吸入
空気量を検出する熱線式空気流量計に関する。

この柚の熱線式空気流量計は、エンジンルーム内に取り
付けられるため、次に示すような性能を満足することが
必要である。

（１）　　エンジンルーム内ニおケル取付ケスペースが
小さいため小形、＠量なこと。

（２）１重用周囲温度範囲が−４０−１２０ｔ：’程度
であ、　　リ、この温度範囲で十分な信頼性を有するこ
とはもちろん、精度良く空気流量を計測し得ること。

（３）振動が大きく、車体に取付けられる場合でも１０
０程度、エンジン本体に取付けられる場合には３０Ｇ程
度の耐振性を有すること。

（４）火花点火機関では点火装置の発生する火花等のノ
イズによって誤動作しないこと。また、他の機関におい
ても、外来電波による高周波ノイズに対して誤動作しな
いこと。

（５）運転中に水がかかるため、十分な耐水性を有する
ことである。

本発明の目的は、上述したような性能を満足し、内燃機
関に通し／こ熱線式空気流量計を提供するにある。

本発明は、空気通路中に設置され、吸入空気量を感知す
る発熱抵抗体（以下ホットワイヤと称す）を保持すると
ともに、これと駆動回路部とを電気的に接続するターミ
ナルを一体に形成してなる合成樹脂のケース内に、ハイ
ブリッドＩＣから成る駆動回路を外来電波のシールドと
放熱のための金属゛板上に配置して収納し、小形、軽量
で、耐熱性、耐電波障害性、耐振性並びに生産性の優れ
た熱線式空気流量計を提供することを特徴とするもので
ある。

以下、図示する実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

第１図は、発熱抵抗体の概略を示す図であって、吸入空
気量を感知する発熱抵抗体のホットワイヤ１及び吸入空
気温度を感知する抵抗体のコールドワイヤ２はいずれも
直径０．５φ、長さ２咽程度のアルミナのボビン１０１
に白金線１０２を巻線し、その両端をリード線１０３に
溶接した後、表面にガラス材１０４によってコーテング
を行なった構造の非常に小形のものである。このような
構造のホットワイヤ１お工びコールドワイヤ２は第２図
に示すように吸入空気の大部分が通るメイン通路１０５
及び吸入空気の一部が分流するバイパス通路１０６を有
してなるボディ１０７のバイパス通路１０６中に設置さ
れる。

第３図は、熱縁式流量計の、駆動回路図であって、本駆
動回路は上１己したホットワイヤ１．コールドワイヤ２
．オペアンプ３〜６．パワートランジスタ７、ツェナー
ダイオード８〜１０．抵抗１１〜３８、コンデンサ３９
〜４３により構成されている。

１〜４．７．１１〜２５，４０．４１でホットワイヤ駆
動部を構成し、６，１０．２６〜３３で出力段の増幅部
を、５、８．３４〜３７．３９で定電圧回路部を構成し
ている。

９．３８，４２．４３から成る部分は外来サージ及びノ
イズに対する保護用の回路である。また、電源端子４４
にはバッテリの（ト）端子が、出力端子４５には本空気
流計計の出力信号を便ってエンジン制ｆｌｋするマイク
ロコンピュータの入力端が、アース端子４６にはバッテ
リの（へ）端子及び上記したマイクロコンピュータのア
ース端が接続される。

このような構成において、パワートランジスタ７によっ
てホットワイヤ１に電流を供給し、ホットワイヤ１を加
熱し、ホットワイヤ１の温度を吸入空気温度に比べて一
定温厩だけ高く保つ。この時、コールドワイヤ２には発
熱が無視できる程度の微少電流しか流さないようにしで
ある。このため、コールドワイヤ２は吸入空気温度と同
一温度であり、吸入空気温度の補正を行なっている。空
気流がホットワイヤ１に当ると、上記したホットワイヤ
駆動部の動作によって、常にホットワイヤ１の温度と吸
入空気温度の差が一定になるように制御される。この制
御は、ホットワイヤ１０両端の電位差を抵抗１２と１３
で分割した電圧と、ホットワイヤ１を流れた電流によっ
て生ずる抵抗１１の電圧降下をオペアンプ３で増幅した
電圧とが常に等しくなるように帰−還をかけることによ
って実現される。

ここで、空気流量Ｑとホットワイヤ１を流れる電流■の
関係は（１）式で表わされる。

Ｉ”ＲＨｏ（１＋ＣＩＴＨ）　＝　（ｃ＋＋ｃａｖ／ｉ
’））　＠　（Ｔ）Ｉ　　’ｒｃ）−・−（１）但し、
Ｒ，Ｈｏ：　ＯＣのホットワイヤ１の抵抗値ａ　：ホッ
トワイヤ１の抵抗温度係数Ｔｏ　：ホットワイヤ１の温度（発熱状態）９゛ｃ：　
コールドワイヤ２の温度（即ち、空気温度）ｃ、’、ｃ、：定　　数従って、（Ｔ■Ｔｃ）が（１＋ｆｆＴ■）に比例すれば
ホットワイヤｌを流れる電流■は空気流量Ｑのみに依存
する。第３図の回路はこのような原理に基づくもので、
ホットワイヤｌの電流■を測定することにより（抵抗１
１の電圧降下として）空気温度の影響を受けずに空気流
量を測定するものである。

ところで、第２図に示したボディ１０７は空気のメイン
通路１０５．バイパス通路１０６．駆動回路部を構成す
るモジュール４７の取付部１０８を有しており、アルミ
ニウムダイキャストで作られている。

第４図は本発明の全体構成を示す分解斜視図。

第５図はモジュール４７の主要部横断面図、第６図はそ
の底面図、第７図および第８図は第５図の１−Ｉ、Ｉ［
−ＩＩ断面を示す図である。

これらの図において、モジュール４７のケース４８はガ
ラス繊維強化不飽和ポリエステル樹脂のような耐熱性の
優れた熱可塑性樹脂で成形されている。金属性のビン４
９〜５２と、この各ビン４９〜５２に溶接された金属性
のターミナル５３〜５６および電源端子４４．出力端子
４５．アース端子４６並びにパイプ５７．金属性のカラ
ー５８は上記したケース４８に一体に成形されている。

ケース４８は０．８〜１ｍ＋ｎ程度の薄肉の底面９５を
有する箱形で、その外周の壁には全周溝９６を有してお
り、コネクタ部９７も一体に形成されている。

ビン４９〜５２およびターミナル５３〜５６はバイパス
通路１０６中に配置されるホットワイヤ１およびコール
ドワイヤ２を保持するとともに、ホットワイヤ１および
コールドワイヤ２とモジュール４７の駆動回路部を構成
するハイブリッドＩＣを電気的に接続するものである。

丑だ、パイプ５７は密閉されたケース４８内とコネクタ
部内側を通気し、ケース４８内の温度上昇によりケース
内在が上昇するのを防ＩＦするものである。ケース４８
を成形した後、ホットワイヤ１およびコールドワイヤ２
はそのリード祿１０３がビン４９〜５２に各各溶接され
る。ケース４８の底面におけるビン４９〜５２は長方形
の頂点に配置されている。

ターミナル５３〜５６に設けられた折曲げ部５９及びケ
ース４８に設けられた穴６０〜６２ケース４８の成形時
にターミナル５３等のインザート金具を金型に正確に保
持するだめのものである。

ハイブリツ１−ＩＣ６，３は、１駆動回路を構成する抵
抗１１等の抵抗体および導体パターン６４〜６８等が印
刷されたセラミック基板６９にオペアンプチップ７０等
の半導体素子およびチップコンデンサ４２．４３等のコ
ンデンサ並びにセラミック基板６９内および外部素子お
よび外部回路を接続するためのパッド７０〜８３が半田
付けされている。

絶縁板８８は、セラミック基板６９よシ薄く、０．３〜
０．４明相度の厚さのセラミック基板８６の一部８７に
タングステンを蒸着した後ニッケルメッキを行なって作
られ、この絶縁板８８にはパワートランジスタテップ７
およびパッド８４が半田付されている。

金属板よりなるペース８９はその外周に壁９０．１者９
０の一部に突起部９１を、底面に前記したケース４８に
一体成形されたターミナル５３〜５６部分が入るための
穴９２およびセラミック基板６９゜絶縁板８８を位置決
めするための突起９３並びに一端に段付き部９４を有し
ており、段付部９４にはパッド８５が半田付けされてい
る。

このペース８９に前記したセラミック基板６９゜絶縁板
８８がシリコンゴム系の如く軟質の接着剤で所定の位置
に接着固定されている。

上Ｍａしたペース８９はケース４８内の所定の位置にケ
ースの底面９５に接着固定される。

各端子間、すなわち、ハイブリッドＩＣ６３のパッド７
０．７１はホットワイヤ１を接続してなるターミナル５
３．５４と接続され、またパッド７２．７３はターミナ
ル５３．５４の両側に配置されたコールドワイヤ２が接
続されてなるターミナル５５．５６と（実施例とは逆に
コールドワイヤ２のターミナル５５．５６を内１１１１
１に配置しても良い）接続され、さらにパッド７４はパ
ワートランジスタ７のコレクタが接続されたパッド８４
と、パッド７５はペースと、パッド７６はエミッタと、
パッド７７は電源端子４４と、パッド７８は出力端子４
５と、パッド７９はアース１４子４６と、パッド７９と
導体パターンで結ばれたパッド８０はペース８９上のパ
ッド８５と、パッド８２はパッド８１および８３にアル
ミニウム線等の金属ワイヤでそれぞれワイヤボンディン
グされ、電気的に接続されている。

パッド８０とパッド８５を接続することによりペース８
９はアース１Ｌ位になる。

ここで、電源端子４４．出力端子４５．アース端子４６
およびこれらに接続されるノ・イブリッドＩＣ６３上の
パッド７７．７８．７９はアース端子４６およびこれの
接続されるパッド７９が他の端子の間になる。Ｅうに配
置ｔされている。

−ｉだ、り１来ナージおよびノイズを除去するためのチ
ップコンデンサ４２．４３はパッド７７、７８７９のす
ぐ近くに・１ワかい導体パターンを介して配置されてい
る。

」二組した、モジュールサブアッセンブリは、シール用
０１Ｊング９６をはさんで、ねじ９７によりボディ１０
７のモジュール取付部１０８に取り付けられ、第３図に
示した抵抗１３．１５．２７．３０がファンクショント
リミングされて空気流−１°に対する出力電圧が調整さ
れる。

出力電圧調整後、金属板のカバー９８が７・イブリッド
ＩＣ６３およびパワートランジスタ７１ターミナル５３
〜５６を僚うようにベース８９の壁９０の部分に接する
ように被され、ベース８９の突起部９１で浴接されてい
る。

カバー９８に設けた小孔９９からノ・イブリッドＩＣ６
３を水分等から保護するためシリコンゴム系等の軟質樹
脂１００（一般にゲル状）がケース４８内に、通気パイ
プ５７の端面をふさがない高さまで充填、硬化される。

その後、ケース４７と同−月質のキャップ１０９が、そ
のリプ１１０をケース４７の溝９６に嵌め込む形でケー
ス４７に接宥される。

駆動回路部のアースであるアース端子４６あるいはベー
ス８９と金属体のボディ１０７との電気的接続は必要に
応じて任意にできる。

このように構成された熱線式流量においては、駆動回路
の１部を構成するホットワイヤ１およびコールドワイヤ
２（コールドワイヤ２け空気温度を検出するものであり
、モジュール内温度と空気温度がほぼ同一である条件あ
るいは高精度を必要としない場合はモジュール内に設置
することも可能である）をモジュール外の柴気通路中に
配置することが必要であり、この部分の構造が非常に複
雑であったが１１本発明によれば、以−ヒ説明したよう
に、ホットワイヤおよびコールドワイヤを保持するとと
もに、ホットワイヤ、コールドワイヤと駆動回路部を電
気的に接続する電気導体の支持体を駆動回路を収納して
なる合成樹脂のケースに一体に成形してなるため、簡単
な構造で、小形、軽縫であり生産性が著しく優れている
。

また、ケース４８を底面部９５付の箱形構造としている
ため、駆動回路部の耐水性保持のために充填する樹脂１
００の洩れもなく耐水性も優れている。

さらに、ピン４９〜５２．ターミナル５３．５６をケー
ス４８のモールド内で比較的自由に配置できホットワイ
ヤ１．コールドワイヤ２の配置に制約されることが少な
い形ゼ駆動回路部との接続ターミナル５３〜５６を配置
できるという効果がある。

また、ホットワイヤ１を加熱する電流は空気流量によっ
て変化するが、はぼ１００〜２００ｍＡ程度であり、こ
の時、パワートランジスタ７は約１．５部発熱する。こ
の熱を効率よくモジュール４７外に放熱しないとパワー
トランジスタ７の破壊や、ハイブリッドＩＣ６３の温度
上昇によるハイブリッドＩＣ６３を構成、する回路素子
の温度特性により出力特性が変化するという問題が発生
する。

しかるに、本発明においては、パワートランジスタ７を
薄い絶縁板８８を介し七乍属板のペース８９上に取付け
ているため、面積の大きなベース８９に熱を放熱させる
ことができる。また、ケース４８の底面９５を薄肉とし
ているため、ベース８９に伝わった熱は大きな面積を介
して金属性のボディ１０７に有効に放熱させることがで
き、耐熱性、温度特性を向上させることができる。

捷た、上記したベース８９は外来電波による高周波ノイ
ズを吸収する作用がある。この高周波ノイズ吸収作用は
２つあり、その１つは、モジュール４７が接続されるワ
イヤノ・−ネス（図示せず）を通って浸入するノイズで
あり、これに対しては、ハイブリッドＩＣ６３上の駆動
回路のアース端子４６（パッド８０）を短かい金属ワイ
ヤ、即ち、低インピーダンスでベース８９（パッド８５
）に接続することにより７駆動回路に入るノイズを面積
の大きなベース８９に逃がす作用である。第２の作用は
、高周波ノイズが直接ハイブリッド１Ｃ６３に侵入する
のを′シールドする作用である。これに対しては金属性
のカバー９８とベース８９でノ・イブリッドＩ　Ｃ６３
を囲むことが有効であるが、外米ノイズの強さにより、
カバー９８は省略することもできる。

一方、内燃機関においては、ボディ１０７がＩＨ接内燃
機関本体に取付けられアースされる場合と、エアクリー
ナに取付けられ、電位が浮いた状態で取付けられる場合
とがある。前者の場合は、駆動回路のアース端子がボデ
ィ１０７に電気的に接続されると、ワイヤハーネスを通
してのアースとボディｉ０７を通してのアースの２点ア
ースになり、耐ノイズ性等の点で問題となるため１、駆
動回路のアース端子４６とボディ１０７を電気的に接続
してはいけない。後者の場合は駆動回路のアース端子４
６とボディ１０７を電気的に接続しないと、外来ノイズ
が電位の浮いたボディ１０７を介して駆動回路に加わる
ため、アース端子４６とボディ１０７を電気的に接続す
ることが必要である。

本発明においては１．駆動回路のアースであるアース端
子４６．ぺ〜ス８９とボディ１０７を薄肉のケース４８
の府面９５で放熱に支障をきたさないように絶縁してあ
り、前者の場合はそのまま、後者の場合はワイヤハーネ
スのアースリード（場合によっては／−ルドワイヤのシ
ールドリード）をモジュール４７をボディ１０７に取付
ける時、−緒に取付ける等の簡単な手段で駆動回路のア
ースとボディ１０７を電気的に接続でき、どちらにも簡
単に対応できる。

以上のように本発明によれば、小形、軽量で、耐振性、
耐電波障害性、耐熱性、生産性に優れた熱線式空気流量
計を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は発熱抵抗体の概略を示す図、第２図は本発明に
よる熱線式空気流量計の主要部縦断面を示す図、第３図
は駆動回路の実施例を示す図、第４図はモジュールの分
解斜視図、第５図はモジュールの主要部横断面図、第６
図はその底面図、第７図は第５図のＩ−Ｉ断面図、第８
図は第５図のＩＩ−ＩＩ断面図である。１．２・・・発熱抵抗体、４８・・・ケース、６３・・
ハイブリッドＩＣ（駆動回路）、８９・・・金属性のべ
−第６図（／６′、ｌ／θ

Claims

【特許請求の範囲】１、空気通路中に設置され、空気流量を感知する発熱抵
抗体と、発熱抵抗体の電流を制御するとともに該発熱抵
抗体の出力電流を空気流針に対応した信号として取り出
す駆動回路部とを有してなる熱線式空気流量計において
ノ・イブリッドＩＣで構成された上記駆動回路を、この
駆動回路のアースと電気的に接続された金輌性のペース
の上に配置し、合成樹脂よりなる底面を有する箱形のケ
ース内に収納したことを特徴とする熱線式空気流量計。２、発熱抵抗体を支持するとともに、発熱抵抗体と駆動
回路とを電気的に接続する電気導体の支持体を、駆動回
路を収納する合成樹脂のケースと一体に成形したことを
特徴とする特許請求範囲１項記載の熱線式空気流量計。