(57)【要約】【課題】  起動時補正においては、エンジン休止等による、発熱抵抗体式空気流量計の一時的な電源OFFを行うと特性誤差を生じてしまう。この特性誤差を低減する発熱抵抗体式空気流量計を提供する。【解決手段】  複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有し、前記ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、流量検出素子は発熱抵抗体及び感温抵抗体を備え、前記演算処理回路と前記流量検出素子の少なくとも一方が熱硬化性樹脂により覆われた発熱抵抗体式空気流量計において、前記演算回路の温度を検出する温度検出素子を少なくとも二つ備え、前記温度検出素子は演算回路内の異なる位置における温度を検出するように配置され、前記温度検出素子の検出信号を出力特性の調整要素として取り込み、出力特性の温度補正を行うことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。【選択図】  図２
2018025417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有し、前記ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、流量検出素子は発熱抵抗体及び感温抵抗体を備え、前記演算処理回路と前記流量検出素子の少なくとも一方が熱硬化性樹脂により覆われた発熱抵抗体式空気流量計において、前記演算回路の温度を検出する温度検出素子を少なくとも二つ備え、前記温度検出素子は演算回路内の異なる位置における温度を検出するように配置され、前記温度検出素子の検出信号を出力特性の調整要素として取り込み、出力特性の温度補正を行うことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の発熱抵抗体式空気流量計において、温度を検出する温度検出素子は前記演算回路の通電時における熱平衡状態の通電時温度分布と非通電時における熱平衡状態の非通電温度分布の温度差が異なる位置に配置したことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。
【請求項３】
請求項２に記載の発熱抵抗体式空気流量計において、前記温度差が最も大きくなる最大温度差ΔTmaxに対して、前記温度差が大きく現れる位置の温度差と前記温度差が小さく現れる位置の温度差の差がΔTmax/2よりも大きくなるように、前記温度検出素子を配置したことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。
【請求項４】
請求項1〜３のいずれか一項に記載の発熱抵抗体式空気流量計において、前記温度検出素子として、感温抵抗体を用い、演算回路内の異なる位置に配置された前記感温抵抗体をブリッジ回路としブリッジ回路からの出力を温特補正の補正要素として取り込み、温特補正を行うことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。
【請求項５】
請求項1〜３のいずれか一項に記載の発熱抵抗体式空気流量計において、前記温度検出素子として、熱伝対を用い、前記演算回路内の異なる位置に前記熱伝対の温接点と冷接点を配置し、前記熱伝対の起電力を温特補正の補正要素として取り込み、温特補正を行うことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有し、演算処理回路により特性補正を行う発熱抵抗体式の空気流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に空気流量計は、センシングした物理情報を電気信号に変換し、エンジンコントロールユニットに出力する。この時、正確な物理情報をエンジンコントロールユニットに出力するため、温度の影響を考慮し温度補正を行っている。温度補正の一例として特許文献１のように発熱抵抗体式空気流量計の起動時誤差の主因は、発熱抵抗体の支持部の熱容量によって生じる熱平衡遅れであり、この熱平衡遅れによる特性誤差を生じさせない補正技術が考案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７８３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の起動時補正においては、エンジン休止等による、発熱抵抗体式空気流量計の一時的な電源OFFを行うと特性誤差を生じてしまう。一時的な流量計の電源OFF後の電源ONにより演算回路にリセット信号が発信され経過時間がリセットされる。発熱抵抗体及び感温抵抗体が熱的影響に対して安定な状態であったとしても、発熱抵抗体及び感温抵抗体が熱的に不安定な状態であると、誤検出し不必要な起動時補正が働き特性誤差を生じてしまう。更に、発熱抵抗体及び感温抵抗体の熱的影響のみならず、演算処理回路内のアナログ回路においても、熱的に不安定な状態における特性誤差が生じてしまう。演算処理回路内のアナログ回路における起動時誤差の補正技術については述べられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
複数個の抵抗で構成したブリッジ回路を有し、前記ブリッジ回路からの出力を補正する演算回路を備え、流量検出素子は発熱抵抗体及び感温抵抗体を備え、前記演算処理回路と前記流量検出素子の少なくとも一方が熱硬化性樹脂により覆われた発熱抵抗体式空気流量計において、前記演算回路の温度を検出する温度検出素子を少なくとも二つ備え、前記温度検出素子は演算回路内の異なる位置における温度を検出するように配置され、前記温度検出素子の検出信号を出力特性の調整要素として取り込み、出力特性の温度補正を行うこと
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、起動時補正を高精度に行い、発熱抵抗体及び感温抵抗体、演算処理回路内のアナログ回路の起動時誤差を低減し、起動時においても精度の高い出力を供給できる発熱抵抗体式流量計を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第一の実施形態にかかる、チップパッケージの一部破断側面図
【図２】本発明の第一の実施形態にかかる、チップパッケージの回路模式図
【図３】本発明の第一の実施形態にかかる、温度平衡センサのブリッジ回路模式図
【図４】本発明の第一の実施形態にかかる、演算処理回路の通電時の熱平衡状態と非通電時の熱平衡状態を示す温度分布図
【図５】本発明の第一の実施形態にかかる、LSIの各点での通電による温度変化模式図
【図６】本発明の第一の実施形態にかかる、LSIの通電による温度平衡センサの出力模式図
【図７】本発明の第一の実施形態にかかる、LSIの電源ON/OFFによる温度変化と温度平衡センサの出力模式図
【図８】本発明の第一の実施形態にかかる、発熱抵抗式流量計の構成図
【図９】本発明の第二の実施形態にかかる、温度平衡センサの熱電対回路模式図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【０００９】
以下本発明の一実施例を図１、図２、図３に沿って説明する。
【００１０】
図１はチップパッケージ１の一部破断側面図である。LSI２が接着剤３aによりプレート４に接着固定され、プレート４は接着剤３bによりリードフレーム５に接着固定されている。LSI２が実装されたプレート４と、リードフレーム５は熱硬化性樹脂６によって樹脂封止された構造からなる。LSI２が熱伝導率の小さい樹脂により樹脂封止されているため、通電によりLSI２が発熱することで、徐々に樹脂が加熱され、ある程度の時間経過後に熱平衡状態となる。
【００１１】
図２は、チップパッケージ１の回路模式図である。定温度制御ブリッジ７は、発熱抵抗体素子８，ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体９，吸気温度補償用の測温抵抗体１０，固定抵抗体１１，１２より構成される。ヒータ制御回路１３は、ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体９と吸気温度補償用の測温抵抗体１０の温度差が一定となるように発熱抵抗体素子８へ流す電流を制御する。
【００１２】
定温度制御ブリッジ７の発熱抵抗体素子８の周囲に、発熱抵抗体素子８から放出される
熱量を検出する温度差ブリッジ１４が配置される。温度差ブリッジ１４は、測温抵抗体１５〜１８で構成され、空気流量及び方向を検出することができる。
【００１３】
空気温度を測定する吸気温度センサ１９は、固定抵抗２０，温度により抵抗が変化する感温抵抗素子２１により構成される。
【００１４】
LSI２の温度を測定するLSI温度センサ２２及び、起動時の温度平衡性を検出する温度平衡センサ２３はLSI２に構成される。
【００１５】
温度差ブリッジ１４で検出された流量信号は、個々の回路によりばらつきがあるため目標の出力特性になるように調整する必要がある。また吸気温度センサ１９の出力も目標の特性に調整する必要がある。
【００１６】
目標出力特性への調整方法としては、２次以上の多項式による調整や、補正マップによる調整が挙げられる。また調整は、外部コンピュータと接続して行うものである。
【００１７】
LSI２は、ヒータ制御機能及び演算機能が一体となったＬＳＩ回路であり、回路全体を駆動するための発振器（以下ＯＳＣと称する）２４，定温度制御ブリッジ７を制御するヒータ制御回路１３，定温度制御ブリッジ７，温度差ブリッジ１４，吸気温度センサ１９、定電圧回路２５，LSI２の温度を検出するLSI温度センサ２２，空気流量信号を変換するＡ／Ｄ変換器２６，吸気温度センサ１９の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器２７，LSI温度センサ２２の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器２８，温度平衡センサ２０の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器２９、空気流量信号及び吸気温度センサ信号の補正を実施する演算回路（ディジタルシグナルプロセッサ、以下ＤＳＰと称す）３０，ＤＳＰ３０で演算したデジタル出力値を出力信号に変化する出力変換器３１，ＤＳＰ３０で演算したデジタル出力値を電圧信号に変化するＤ／Ａ変換器３２，出力調整を行うため外部コンピュータと通信を行う通信回路（シリアルコミュニケーションインターフェース、以下ＳＣＩと称す）３３，調整データを書込む記憶回路（例えばＰＲＯＭ）３４を備えている。
【００１８】
本実施例におけるＬＳＩ２に構成される、温度平衡センサ２３の構成例を図３に示す。
【００１９】
温度平衡センサ２３は少なくとも二つの感温抵抗体３５a、３５bをブリッジ回路構成として、ブリッジ回路の中間電位をA/D変換器２９によりデジタル信号としてDSP３０に取り込むことで、LSI2の動作時における温度平衡状態を測定することができる。
【００２０】
図４にLSI２の非通電時の熱平衡状態と通電時の熱平衡状態における温度分布を示す。LSI２において電力をより多く消費する点ｂでは通電時の熱平衡状態における温度が周囲の温度に対して高くなる。そこで、前記点bと電力の消費が少ない点aに感温抵抗体３５a、３５bを配置し、ブリッジ回路構成とすることで、ブリッジ回路の中間電位を測定することでLSI２の熱平衡状態を知ることができる。
【００２１】
通電時の点a、点bでの温度変化は図５のようになり、この点に感温抵抗体を配置すると、非通電時の熱平衡状態では点a、点bの温度は等しく、点aの感温抵抗体Raと点bの感温抵抗体Rbは同じ抵抗値となる。例えば、感温抵抗体が正温特を持つ場合、通電後に熱平衡状態に近づくにつれて点bの温度は点aの温度に比べて温度が高くなっていく、ブリッジ回路の出力で見ると図６のようになり、LSI２の熱平衡状態が安定となると、ブリッジ回路の中間電位は所定の電圧に収束する。
【００２２】
このような回路構成とすることで、図７のように、LSI２の熱平衡状態が安定となっている状態で一時的に電源OFFされても、次に電源ONされたときの熱平衡状態に応じた出力が温度平衡センサ２３から出力される。このため、一時的な電源のOFF/ON動作が起きても、LSI２の熱平衡状態を正確に測定することができ、起動時であっても高精度な出力を得ることができる。
【００２３】
図８は、図１に破断面を示したチップパッケージ１を発熱抵抗体式流量計に実装した場合の構成を示す。チップパッケージ１は、発熱抵抗体式流量計の筐体３６へ固定されている。この固定方法については、従来から多くのもので用いられている熱硬化型の接着剤で接着するとよい。その他の手段としては、常温硬化型の接着剤や、あるいは機械的な固定手段を用いても特に問題はない。
【００２４】
筐体３６の先端には吸気管路３６内を流れる空気を採り込む副通路３７が形成されている。副通路３７は筐体３６を挟み込むように配置されるカバーによって通路を構成する。チップパッケージ１の熱硬化性樹脂６から露出したセンサ素子３８の薄膜部３９と空気の温度を検出する吸気温度センサ１９の感温抵抗素子２１は、副通路３７中に配置されるように筐体３６へ配置される。また副通路３７の形状については、図８では直管型の通路形状の場合を例にとって示しているが、迂回形状など副通路内に採り込んだ空気を旋回させる通路形状を適用してもよい。チップパッケージ１の樹脂に封止したその他チップ部品のLSI２とチップコンデンサ４０は、回路室４１内へ配置されており、副通路３７と回路室４１の境界部４２は副通路３７と回路室４１間の気密が保てる手段を用いて仕切られている。LSI２とセンサ素子３８は金線ボンディングにより電気的に接続されており、LSI２はリードフレーム５及び金線ボンディングを介して吸気温度センサ１９の感温抵抗素子２１と電気的に接続される。LSI２からの信号は金線ボンディングを介して、チップパッケージ１から突出した入出力端子４３と接続され、前期入出力端子４３は回路室４１内でコネクタ端子４４と溶接等によって接続され、コネクタ４５から信号が出力される。
【実施例２】
【００２５】
以下に、本発明の第二の実施例を図９に示す。第一の実施例の温度平衡センサ２３の感温抵抗素子を、熱電対４６に置き換えた構成を示す。熱電対４６の温接点４７を例えば通電時の熱平衡状態において温度が高い領域に配置し、前記熱電対の冷接点４８を、通電時の熱平衡状態における温度の低い領域に配置し、前記熱電対の起電力をA/D変換器により信号処理回路に取り込む構成とする。熱電対を用いる利点として、熱電対の起電力は、温接点と令接点を複数組設けることで、温接点と令接点の温度差に対する起電力を大きくすることができるため、温度感度を大きくすることが容易である。
【００２６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１…チップパッケージ、２…LSI、３a、３b…接着剤、４…プレート、５…リードフレーム、６…熱硬化性樹脂、７…定温度制御ブリッジ、８…発熱抵抗体素子、９…ブリッジ回路温度測定用測温抵抗体、１０…吸気温度補償用の測温抵抗体、１１、１２…固定抵抗体、１３…ヒータ制御回路、１４…温度差ブリッジ、１５〜１８…測温抵抗体、１９…吸気温度センサ、２０…固定抵抗、２１…感温抵抗素子、２２…LSI温度センサ、２３…温度平衡センサ、２４…OSC、２５…定電圧回路、２６…空気流量信号を変換するＡ／Ｄ変換器、２７…吸気温度センサの出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器、２８…LSI温度センサ２２の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器、２９…温度平衡センサ２０の出力信号を変換するＡ／Ｄ変換器、３０…DSP、３１…出力信号に変化する出力変換器、３２…電圧信号に変化するＤ／Ａ変換器、３３…ＳＣＩ、３４…記憶回路、３５…感温抵抗体、３６…吸気管路、３７…副通路、３８…センサ素子、３９…薄膜部、４０…チップコンデンサ、４１…回路室、４２…境界部、４３…入出力端子、４４…コネクタ端子、４５…コネクタ、４６…熱電対、４７…熱電対の温接点、４８…熱電対の冷接点
【図１】
2018025417.tif 000003
【図２】
2018025417.tif 000004
【図３】
2018025417.tif 000005
【図４】
2018025417.tif 000006
【図５】
2018025417.tif 000007
【図６】
2018025417.tif 000008
【図７】
2018025417.tif 000009
【図８】
2018025417.tif 000010
【図９】
2018025417.tif 000011