(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主通路（４）内に設けられた発熱抵抗体（１）と、感温抵抗体（２）とを備え、上記主通路（４）内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、
上記主通路（４）内の一方向に流れる流体の方が、上記一方向とは逆方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第１の部位と、
上記主通路（４）内の逆方向に流れる流体の方が、上記一方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第２の部位と、
を備え、上記発熱抵抗体（１）は、上記第１の部位に配置され、上記感温抵抗体（２）は、上記第２の部位に配置され、上記発熱抵抗体（１）と感温抵抗体（２）の放熱量に基づいて、上記主通路（４）内を通過する流体の流量を測定することを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の発熱抵抗式流量測定装置において、上記発熱抵抗体（１）は、上記主通路（４）内の流体の温度に対して第１の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記感温抵抗体（２）は、上記主通路（４）内の流体の温度に対して第２の所定温度だけ高くなるように加熱されることを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の発熱抵抗式流量測定装置において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略平行に面する第２の開口部とを有する第１の副通路（３０２）であり、上記第２の部位は、上記逆方向に流れる流体に略直角に面する第３の開口部と、上記一方向に流れる流体に略平行に面する第３の開口部とを有する第２の副通路であることを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の発熱抵抗式流量測定装置において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略平行に面する第２の開口部とを有する第１の副通路（３０２）であり、上記第２の部位の上記一方向側には、上記主通路の長手方向に略直角な面を有する壁部（４０３）が形成されていることを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項５】
請求項１又は２記載の発熱抵抗式流量測定装置において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略直角に面し、上記第１の開口部より開口面積が小さい第２の開口部とを有する第１の副通路であり、上記第２の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第３の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略直角に面し、上記第３の開口部より開口面積が大きい第４の開口部とを有する第２の副通路であることを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５のうちのいずれか一項記載の発熱抵抗式流量測定において、上記感温抵抗体を、上記主通路内の流体の温度に対して２０℃〜４０℃高い温度となるように加熱することを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項７】
通路（４）内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、
上記通路（４）内の一方向に流れる流体に対する放熱量の方が、上記一方向とは逆方向に流れる流体に対する放熱量より大きい第１の発熱抵抗体と、
上記逆方向に流れる流体に対する放熱量の方が、上記一方向に流れる流体に対する放熱量より大きい第２の発熱抵抗体と、
を備え、上記第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有するブリッジ回路を形成し、上記第１の発熱抵抗体は上記第２の発熱抵抗体よりも一定温度高くなるように加熱され、上記第１の発熱抵抗体の放熱量に基づいて、上記通路（４）内を通過する流体の流量を測定することを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項８】
主通路（４）内に設けられた発熱抵抗体（１）と、感温抵抗体（２）とを備え、上記主通路（４）内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、
上記感温抵抗体（２）が配置され、上記主通路（４）内の一方向とは逆方向に流体が流れたときに、上記一方向に流体が流れたときより上記感温抵抗体（２）の放熱量が大となる感温抵抗体配置部位を備え、上記発熱抵抗体（１）は、上記通路（４）内の流体の温度に対して第１の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記感温抵抗体（２）は、上記通路（４）内の流体の温度に対して第２の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記発熱抵抗体（１）と感温抵抗体（２）の放熱量に基づいて、上記通路（４）内を通過する流体の流量を測定することを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項９】
請求項８記載の発熱抵抗式流量測定装置において、上記発熱抵抗体（１）は、上記主通路（４）内の一方向に流体が流れたときに、上記逆方向に流体が流れたときより上記発熱抵抗体（１）の放熱量が大となる部位に配置されることを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、順方向に流れる流体が逆流を伴う脈動流を生じることがある場合の流体の流量を測定する発熱抵抗式の流量測定装置に係り、特に、自動車用エンジン吸入空気流量の測定に好適な発熱抵抗式流量測定装置に関する。
背景従来
従来技術における発熱抵抗式の流量測定装置としては、例えば、特公平４−３４６８６号公報に記載された流量測定装置がある。
また、順方向に流れる流体が逆流を伴う脈動流を生じることがある場合の流体の流量を検出することができる発熱抵抗式の流量測定装置として、例えば、特開平８−１５９８３３号公報に記載された流量測定装置がある。
上記特開平８−１５９８３３号公報に記載された流量測定装置は、主通路の内部に副通路を設け、この副通路内に発熱抵抗体を備えている。そして、副通路は、主通路の中心軸とほぼ平行で互いに反対向きに開口する一対の副通路部を備え、各副通路部の開口側と反対側の端部は、他方の副通路部の開口部付近にそれぞれ連通する連通部を有している。また、発熱抵抗体は前記両連通部の間に設置している。
発明の開示
しかし、上記特公平４−３４６８６号公報に記載された従来の流量測定装置では、順方向に流れる流体に逆向脈動流が生じた場合に、この逆向脈動流の影響を完全に排除して順方向の流量を正確に測定することは困難であった。
また、上記特開平８−１５９８３３号公報に記載された流量測定装置では、逆方向脈動流の影響をある程度排除できるものの、複数の発熱抵抗体と少なくとも１つの感温抵抗体とが必要であり、回路構成が複雑であるという問題があった。
本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な回路構成で、かつ、自動車のエンジンに吸入される空気のように逆流を伴う脈動流を生じる流れに対しても順方向の流量を正確に検出することができる発熱抵抗式流量測定装置を実現することである。
特に、本発明の目的は、自動車用エンジンの吸入空気流量の測定において、特定の回転数域のスロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時の、大きなプラス誤差をなくすことができ、運転条件に正確に応動した燃料制御等を達成することができる空気流量測定装置を実現することである。
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
（１）主通路内に設けられた発熱抵抗体と、感温抵抗体とを備え、上記主通路内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、上記主通路内の一方向に流れる流体の方が、上記一方向とは逆方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第１の部位と、上記主通路内の逆方向に流れる流体の方が、上記一方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第２の部位とを備え、上記発熱抵抗体は、上記第１の部位に配置され、上記感温抵抗体は、上記第２の部位に配置され、上記発熱抵抗体と感温抵抗体の放熱量に基づいて、上記主通路内を通過する流体の流量を測定する。
（２）好ましくは、上記（１）において、上記発熱抵抗体は、上記主通路内の流体の温度に対して第１の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記感温抵抗体は、上記主通路内の流体の温度に対して第２の所定温度だけ高くなるように加熱される。
（３）好ましくは、上記（１）、（２）において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略平行に面する第２の開口部とを有する第１の副通路であり、上記第２の部位は、上記逆方向に流れる流体に略直角に面する第３の開口部と、上記一方向に流れる流体に略平行に面する第３の開口部とを有する第２の副通路である。
（４）また、好ましくは、上記（１）、（２）において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略平行に面する第２の開口部とを有する第１の副通路であり、上記第２の部位の上記一方向側には、上記主通路の長手方向に略直角な面を有する壁部が形成されている。
（５）また、好ましくは、上記（１）、（２）において、上記第１の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略直角に面し、上記第１の開口部より開口面積が小さい第２の開口部とを有する第１の副通路であり、上記第２の部位は、上記一方向に流れる流体に略直角に面する第３の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略直角に面し、上記第３の開口部より開口面積が大きい第４の開口部とを有する第２の副通路である。
（６）また、好ましくは、上記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）において、上記感温抵抗体を、上記主通路内の流体の温度に対して２０℃〜４０℃高い温度となるように加熱する。
（７）通路内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、上記通路内の一方向に流れる流体に対する放熱量の方が、上記一方向とは逆方向に流れる流体に対する放熱量より大きい第１の発熱抵抗体と、上記逆方向に流れる流体に対する放熱量の方が、上記一方向に流れる流体に対する放熱量より大きい第２の発熱抵抗体とを備え、上記第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体とを有するブリッジ回路を形成し、上記第１の発熱抵抗体は上記第２の発熱抵抗体よりも一定温度高くなるように加熱され、上記第１の発熱抵抗体の放熱量に基づいて、上記通路内を通過する流体の流量を測定する。
（８）主通路内に設けられた発熱抵抗体と、感温抵抗体とを備え、上記主通路内を通過する流体の流量を測定する発熱抵抗式流量測定装置において、上記感温抵抗体が配置され、上記主通路内の一方向とは逆方向に流体が流れたときに、上記一方向に流体が流れたときより上記感温抵抗体の放熱量が大となる感温抵抗体配置部位を備え、上記発熱抵抗体は、上記通路内の流体の温度に対して第１の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記感温抵抗体は、上記通路内の流体の温度に対して第２の所定温度だけ高くなるように加熱され、上記発熱抵抗体と感温抵抗体の放熱量に基づいて、上記通路内を通過する流体の流量を測定する。
（９）好ましくは、上記（８）において、上記発熱抵抗体は、上記主通路内の一方向に流体が流れたときに、上記逆方向に流体が流れたときより上記発熱抵抗体の放熱量が大となる部位に配置される。
本発明によれば、感温抵抗体は逆流に晒され易く、前記発熱抵抗体は逆流に晒され難いように前記通路を構成したため、例えば、自動車のエンジンに吸入される空気のように逆流を伴う脈動流を生じる流れに対しても順方向の流量を正確に検出することができる。
また，抵抗体の数が少なく簡単な回路構成で実現できる。
特に、自動車用エンジンの吸入空気流量の測定において、特定の回転数域のスロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時の、大きなプラス誤差をなくすことができ、運転条件に正確に応動した燃料制御を達成することができる効果がある。
発明を実施するための最小最良の形態
以下、本発明の発熱抵抗式流量測定装置の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の発熱抵抗式流量測定装置の基本的な原理を示す構成図である。図１中、左側から右側方向への流体の流れを順方向流１１とし、右側から左側方向への流体の流れを逆方向流１２とする。
本発明による発熱抵抗式流量測定装置は、主通路４に配置される副通路３を備え、この副通路３に発熱抵抗体１（Ｒｈ）及び感温抵抗体２（Ｒｃ）が配置されている。
副通路３は、上流側開口面が流体の流れの順方向に略直角となり、下流側開口面は流体の流れの逆方向に略平行となる第１の副通路と、上流側開口面が流体の流れの順方向に略平行で、下流側開口面は流体の流れの逆方向に略直角となる第２の副通路とを備えている。
そして、発熱抵抗体１は第１の副通路内に配置され、感温抵抗体２は第２の副通路内に配置されている。
従って、発熱抵抗体１が配置された第１の副通路は、順方向に流れる流体に比べて逆方向に流れる流体は流入し難く、感温抵抗体２が配置された第２の副流路は、逆方向に流れる流体に比べて順方向に流れる流体が流入し難いように構成されている。
発熱抵抗体１は、第１の副通路内の流体の温度Ｔａに対して１００℃〜３００℃程度高くなるように加熱され、流体への放熱量に基づいて流体の流量に応じた出力が得られるようにしている。
感温抵抗体２は、従来の技術においては、加熱せずに流体の温度を検出する構成となっていたが、本発明においては、感温抵抗体２も、流体温度Ｔａに対し発熱抵抗体１の加熱温度の１／１０〜１／２程度加熱する構成となっている。
例えば、発熱抵抗体１は、流体温度Ｔａ＋２００℃（実際には、感温抵抗体２の温度Ｔｃ＋１６０℃）となるように加熱され、感温抵抗体２は、流体温度Ｔａ＋４０℃となるように加熱される構成となっている。
上述のような構成とすることにより、主通路４内に順方向流１１が発生すると、第１の副通路には順方向に流れる流体が流入し、発熱抵抗体１が冷却される。
一方、第２の副通路内には順方向流１１の流れ込みが少なく、感温抵抗体２に対する冷却作用は小さい。そして、感温抵抗体２は第２の副通路内の流体の温度に対して４０℃高くなるように加熱されているため、発熱抵抗体１の放熱によっては、感温抵抗体２は加熱されない。このため、発熱抵抗体１は、Ｔａ＋２００℃となるように加熱した場合に等しい。
一方、主流路８内に逆方向流１２が発生すると、第２の副通路には逆流が作用し、感温抵抗体２が冷却される。感温抵抗体２は予め第２の副通路内の流体の温度に対して４０℃高くなるように加熱されているが、逆流による冷却によりその温度は低減する。
また、第１の副通路内には逆方向流１２の流込みが少なく、発熱抵抗体１に対する冷却作用は小さい。
この場合、感温抵抗体２は予め加熱されていた温度よりもＴａに近い値となり，発熱抵抗体１も同様にＴａ＋１６０℃に近い値となる。そのため、流体への放熱量が減少し，発熱抵抗体１の出力は減少する。これにより、後述するように、逆流発生時のプラス誤差が解消される。
以上のように、本発明においては、感温抵抗体２を予め副通路内の流体の温度に対して加熱すると共に、主通路４内に順方向流１１が流れた場合と逆方向流１２が流れた場合とで、発熱抵抗体１と感温抵抗体２に対する冷却効果に差をもたせている。
これにより、発熱抵抗体１は、主通路４内の順方向流１１に対しては検出感度が高く、逆方向流１２に対しては検出感度が低いため、後述する逆流発生時のプラス誤差が解消され、自動車のエンジンに吸入される空気のように逆流を伴う脈動流を生じる流れに対しても順方向の流量を正確に検出することができる。
ここで、図２を用いて、従来技術における流量測定装置の脈動流による計測誤差を、自動車用エンジンの吸入空気流量の測定を例にして説明する。
図２は、エンジン回転数、すなわち脈動周期を一定とした時の、エンジンシリンダーの上流圧力であるインテークマニホールド内の空気圧力（以下、インマニ圧とする）と空気流量測定装置の出力との関係を示したグラフである。
図２において、インマニ圧は、アクセルペダルと連動して吸気流量を制御するスロットルバルブの開度（スロットル開度）に応じて変化する。
空気流量測定装置は、通常、スロットルバルブの上流に配置され、スロットル開度が小さい時は、吸気管路の縮流効果により吸気脈動は小さく、空気流量測定装置に脈動流による計測誤差は生じず、インマニ圧に応じて空気流量測定装置の出力は単調増加する。
しかし、スロットル開度が大となるに従って吸気脈動は大きくなり、脈動振幅の最小値が０に近くなるような脈動域では、真の吸気流量は増加するのに、空気流量測定装置の出力が減少してマイナス誤差を持つ。
この現象は、ひとつの空気流量測定装置の出力が２つの異なる流量値を持つことになることから２値と呼ばれる。
これは、発熱抵抗式空気流量測定装置の流量対出力の関係が非線形であることと、発熱抵抗式空気流量測定装置の応答遅れとが主因として生じるものである。この対策として、バイパス方式と呼ばれる技術が知られている。
このバイパス方式は、発熱抵抗体を曲がり流路を形成したバイパス通路に設置し、バイパスの脈動流下での慣性効果により計測値をプラスにすることで相殺する技術である。この技術は、公知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
本発明は、このバイパス効果を維持し、かつ、２値現象の対策を可能とする技術である。
また、特定の回転数域のスロットル全開付近では、脈動振幅の最小値が０以下となる脈動、すなわち逆流を伴う脈動流が生じる。この時、空気流量測定装置の出力は大きく跳ね上がり、大きなプラス誤差を持つ。
この逆流によるプラス誤差について、図３〜図５により説明する。
図３は、従来技術の発熱抵抗式流量測定装置における、スロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時の、跳ね上がり（プラス誤差）と流量測定装置の出力との関係を示すグラフであり、応答遅れが無いとした場合の波形である。
図３において、発熱抵抗体は、流体の流れの方向を検出できないために、実際の逆流は点線で示すマイナス値であるべきだが、これを順流として検出してしまう。このため、逆流が発生した場合には、発熱抵抗体の出力の平均値（積分値）は真の値に対して大きなプラス誤差を生ずることとなる。
図４は、図３に示したような、従来の発熱抵抗式流量測定装置におけるプラス誤差を低減するために、曲がりを有する副通路等により発熱抵抗体が逆流に晒されにくくした、いわゆるバイパス方式による流量測定装置の、逆流を伴なう脈動流下における出力を示す図であり、図３の例と同様に応答遅れが無いとした場合の例である。
図４に示すように、バイパスの最適化により、主流路に逆流が発生しても、発熱抵抗体部が配置された通路内での逆流を極めて小さくする構造とすることができる。これにより、上述の順方向か逆方向かの方向検出ができないためにより生じるマイナス値のプラスカウントを無くすことができる。
しかし、バイパスの最適化では、逆流によるプラス誤差を完全に解消することはできない。これは、真の流量は逆流によるマイナス値を含めた平均値（積分値）であるのに対し、バイパス式では、マイナス値を含めず、逆流をカットするのみであるため、平均値（積分値）が真値より大きくなるためである。
つまり、順流時の出力も点線で示すように、逆流量に応じて総流量からマイナスしてやらなければ、真の流量と出力の平均値とは一致しない。
図５は、応答遅れが無いとした場合の例である図４に対して、実際の発熱抵抗式流量測定装置における出力を示す図である。実際の発熱抵抗式流量測定装置は、出力の応答遅れにより、なまされた波形、つまり、真の出力波形より傾斜が緩やかな波形となる。
この図５に示すように、応答遅れが生じる実際の発熱抵抗式流量装置においても、公知の現象として上述した２値現象により、逆流によるプラス誤差は低減するが、解消するには至らない。
本願発明は、バイパス方式によっても解消しきれない逆流による計測誤差を、バイパスの効果を維持しながら、さらに補正することができるものである。
図６は、本発明の発熱抵抗式流量測定装置における、スロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時の、跳ね上がり（プラス誤差）と流量測定装置の出力との関係を示すグラフである。
本発明では、発熱抵抗体１を上述のようなバイパス通路内に配置し、バイパス効果による２値の対策及び逆流によるプラス誤差の低減を図る。さらに、本発明においては、図１を用いて説明したように、感温抵抗体２を順流よりも逆流に晒されやすい構成とし、予め副通路内の流体の温度に対して所定温度加熱することで、主流路４内に逆流１２が流れた場合に、発熱抵抗体１の加熱温度を低減し、逆流を伴なう脈動流下での発熱抵抗式空気流量測定装置のプラス誤差をさらに低減可能としたものである。
図６の点線が、上述のバイパス効果の最適化により逆流影響を低減した時の発熱抵抗式空気流量測定装置の出力で、実線が本発明による発熱抵抗式空気流量測定装置の出力である。
本発明によれば、逆流の無い順流のみの流れではバイパス方式と同様な出力となるが、逆流を伴なう脈動流では、逆流時に感温抵抗体２がより冷却され、それに応じて発熱抵抗体１の加熱温度が低下し、放熱量が減少するため、発熱抵抗式空気流量測定装置の出力が低減するように構成される。
実際には、逆流時のみならず順流時にも、感温抵抗体２の温度は応答遅れにより低下した状態が維持されるため、全体的にマイナス方向にシフトした出力となる。
これにより、逆流によるプラス誤差が低減され、自動車のエンジンに吸入される空気のように逆流を伴う脈動流を生じる流れに対してもその流量を正確に検出することができる。
以下、図７〜図１３により、本発明の具体的な実施形態である発熱抵抗式流量測定装置を説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置がモジュールとして、主通路４に取り付けられた状態の断面図である。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図９は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図７〜図９において、発熱抵抗体１と感温抵抗体２とは、バイパス３の第１バイパス３０２内及びサブ通路（感温抵抗体配置）３０６内でターミナル１４に固定されて配置され、金属ワイヤ１５を介して電子回路５と電気的に接続している。
電子回路５を内装保護するハウジング６は、金属端子であるターミナル１４及びコネクタターミナル９とをインサート成形したプラスチックモールド部品である。
そして、ハウジング６は、発熱抵抗体１を内部に配置した曲がり流路を構成するバイパス３と、感温抵抗体２を内部に配置したサブ通路４を部分的に構成する通路部と、電子回路５を内装保護するための枠体を形成するケース部と、外部機器との電気的接続のためのコネクタターミナル９を内部に配したコネクタ部と、後述する主通路４を構成する部材１６に、流量測定装置を固定するためのフランジ部を一体的に形成している。
ハウジング６及び電子回路５は、金属ベース７に接着固定され、バイパスカバー１３及び回路カバー１０を接合することにより、バイパス３及びサブ通路３０６が完成され、電子回路５はその周囲を保護される。従って、回路、検出素子、副通路、コネクタ等が一体化されたモジュールとなっている。
主通路４は、計測対象の流体が流れる流路であり、例えば自動車用エンジンの場合、エアクリーナからエンジンシリンダ上流までの吸気管路に該当する。
自動車用発熱抵抗式空気流量測定装置では、この主流路４を構成する部材１６は、発熱抵抗式空気流量測定装置の専用ボディとして、吸気管路の途中に連接される場合や、エアクリーナや、ダクト、スロットルボディ等を流用する場合がある。
主通路構成部材１６の壁部には発熱抵抗体１や感温抵抗体２が設置された計測部が、主通路４の内部に位置するように計測部を挿入する挿入穴１７が形成され、ハウジング６を主通路構成部材１６に固定することで主通路を流れる空気の流量の計測が可能となる。
バイパス３は、主通路４の中心軸に対してほぼ垂直な面に開口したバイパス入口３０１と、主通路４の中心軸にほぼ平行な第１バイパス３０２と、第１バイパス３０２の下流端で流れ方向を１８０°反転する迂回部３０３と、第一バイパスとほぼ平行で逆方向に流れる第２バイパス３０４と、第２バイパス３０４の下流端で主通路４の中心軸と平行な面に開口したバイパス出口３０５とからなる、迂回式バイパスとなっている。
上述したように、発熱抵抗体１は、この迂回式バイパス３の第１バイパス３０２内に配置され、主通路４に逆流１２が生じた時に、発熱抵抗体１の配置部位には逆流が流入し難い構造となっている。
サブ通路３０６は、主通路４の中心軸とほぼ垂直な面に開口したサブ通路入口４０１と、このサブ通路入口の下流側に形成されたサブ通路出口４０２とを有する直管通路である。
このサブ通路３０６には、管路中に突起状の絞り４０３が形成されており、感温抵抗体２は、上流側から見てこの絞り４０３に遮蔽される位置に配置される。
従って、主通路４に順流１１が流れる時には、絞り４０３により、感温抵抗体２が配置された部位における流体の流れは剥離流領域となるため、主通路４に逆流１２が生じた時の感温抵抗体２の配置部位における流体の流速に対して、非常に遅い流速となる。
電子回路５には、図１に示したような回路が構成されており、発熱抵抗体１（Ｒｈ）と感温抵抗体２（Ｒｃ）を含むブリッジ回路を有する。つまり、発熱抵抗体１の一端部は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、感温抵抗体２、抵抗Ｒ３を介して、発熱抵抗体１の他端部に接続されている。
そして、抵抗Ｒ１とＲ２との接続点が接地され、感温抵抗体２と抵抗Ｒ２との接続点は、オペアンプＯＰ１の一方の入力端子に接続される。このオペアンプＯＰ１の出力端子は、トランジスタＴｒのベースに接続され、このトランジスタＴｒのエミッタは、抵抗Ｒ３と発熱抵抗体１との接続点に接続される。
また、感温抵抗体２と抵抗Ｒ１との接続点は、オペアンプＯＰ１の他方の入力端子に接続される。
この感温抵抗体２と抵抗Ｒ１との接続点は、オペアンプＯＰ２の一方の入力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ４を介して上記オペアンプＯＰ２の出力端子に接続される。
また、オペアンプＯＰ２の他方の入力端子は、抵抗Ｒ５を介して基準電圧源Ｖｒｅｆに接続されるとともに、抵抗Ｒ６を介して接地される。
上述した発熱抵抗体１及び感温抵抗体２を含むブリッジ回路のバランスを合わせることにより、発熱抵抗体１及び感温抵抗体２に流れる電流Ｉｈ及びＩｃを調整して、発熱抵抗体１を十分に加熱し（例えば流体温度＋２００℃、つまり、感温抵抗体の温度＋１６０℃）、感温抵抗体２を若干加熱する（例えば流体温度＋４０℃）。
上述した構成により、例えば、自動車用エンジンの吸気のように、定常流から脈動流、さらに逆流を伴なう脈動流においても、常に、高精度な流量計測が可能となる。
すなわち、上述したように、脈動流が大きくなり、最低流速が０に近くなるような脈動流では、２値と呼ばれるマイナス誤差を生じるが、これは、迂回式バイパス３に発熱抵抗体１を配置することにより、上述のバイパス慣性効果でマイナス誤差を相殺し、対策することが可能な構成としている。
さらに、脈動振幅が大きくなり、逆流を伴なう脈動流下においては、迂回式バイパス３により発熱抵抗体１の設置部への逆流の流入を低減している。
ここまでは、従来の技術と同様であり、上述のように、これでは逆流によるプラス誤差低減は不十分である。
本発明の第１の実施形態においては、若干加熱させた感温抵抗体２をサブ通路３０６に配置し、感温抵抗体２を順流には晒され難く、逆流には晒されやすく構成したため、逆流時に感温抵抗体２が流体により冷却され、感温抵抗体２に対し一定温度高くなるように制御されている発熱抵抗体１の温度も低下する。
従って、発熱抵抗体１から流体への放熱量も低下し、加熱電流も低下する。すなわち、流量計測値が、逆流によりマイナスシフトするので、前述の逆流によるプラス誤差を相殺し高精度化が図れる。
実際には、感温抵抗体２は順流でも流量に応じて冷却されることとなるが、順流時の流量と出力との関係を予め測定しておき、発熱抵抗式空気流量測定装置の出力特性を得ることで、順流時の計測精度を維持することが可能である。
したがって、順流時及び逆流を伴なう脈動流の発生時においても、高精度の計測が可能となる。
図１０は、本発明の第２の実施形態である発熱抵抗式流量計測装置のサブ通路３０６の概略断面図である。その他の構成は、上述した第１の実施形態と同様であるので、図示及び詳細は説明は省略する。
本発明の第２の実施形態は、上記第１の実施形態に対して、サブ通路３０６の形状を若干変更した場合の例である。
なお、図１０は、図９と同様に、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図１０において、この第２の実施形態では、順流時の感温抵抗体２の配置部における順流時の流体の流速をさらに低減するために、サブ通路３０６に、このサブ通路３０６の長手方向に延びる分離壁４０４が形成されている。
また、分離壁４０４には、サブ通路３０６の下流側で広がり管路となるテーパ４０５を形成することで、逆流の感温抵抗体２側への流入量を増加している。
これにより、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、第１の実施形態より感温抵抗体２の温度が順流と逆流とで、さらに異なることとなるため、逆流時のマイナスシフトが大きくなり、逆流によるプラス誤差をより低減可能となる。
図１１は、本発明の第３の実施形態である発熱抵抗式流量計測装置のサブ通路３０６の概略断面図である。その他の構成は、上述した第１の実施形態と同様であるので、図示及び詳細は説明は省略する。
本発明の第３の実施形態は、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態に対して、サブ通路３０６の形状を若干変更した場合の例である。
図１１において、サブ通路３０６は、上流側を単純な管路４０７とし、その下流端で急激に絞り、そこから広がり管路４０６となっている。感温抵抗体２は、単純管路４０７の下流端で広がり管路４０６の中心軸の延長線上に設置される。
この第３の実施形態におけるサブ通路３０６によれば、順流時は通気抵抗が大きいため流入流量が低減し、逆流時は広がり管路４０７から単純管路４０６に噴流として逆流が流れるため、感温抵抗体２の冷却効果が大きくなる。
この第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
次に、本発明の第４の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置を図１２及び図１３を参照して説明する。この第４の実施形態は、第１の実施形態とは異なる方式で感温抵抗体２を加熱する例であり、図１２は、主通路４を省いた上記モジュールの横断面図であり、図１３は、それを上流側から見た外観図である。図１２は、図１３のＤ−Ｄ線に沿った断面に該当する。
この第４の実施形態においても、全体的な構成は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
第１の実施形態と第４の実施形態との最大の相違点は、第１の実施形態にあっては感温抵抗体２に電流を流してそれ自体を発熱させる自己加熱型であったが、第４の実施形態の場合は、自己加熱型ではなく、その上流に別途ヒータ２０を配置し、このヒータ２０により感温抵抗体２を加熱することである。
第４の実施形態において、順流時にはヒータ２０により加熱された熱流が感温抵抗体２を加熱する。一方、逆流時には感温抵抗体２はヒータ２０の温度影響を受けず、流体温度に近づくため、順流と逆流とで感温抵抗体２の温度を変えることができる。
この第４の実施形態では、サブ通路３０６は単純管路とすれば良く、絞り等は必要無い。また、ヒータ２０と感温抵抗体２との間隔や、流体の流れに対する重なり具合により、順流時の感温抵抗体２の加熱温度を調整することができる。
この第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
なお、上述した例は、副通路３内に発熱抵抗体１及び感温抵抗体２を配置するように構成したが、発熱抵抗体１及び感温抵抗体２の配置位置は、副通路に限らない。
つまり、主通路４内であって、主通路４内の一方向に流れる流体の方が、この一方向とは逆方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第１の部位に発熱抵抗体１を配置し、主通路４内の逆方向に流れる流体の方が、一方向に流れる流体より多量に吹き付けられる第２の部位に感温抵抗体２を配置するようにしてもよい。
また、第１の副通路を、順方向（一方向）に流れる流体に略直角に面する第１の開口部と、上記逆方向に流れる流体に略直角に面し、第１の開口部より開口面積が小さい第２の開口部とし、第２の副通路を、順方向に流れる流体に略直角に面する第３の開口部と、逆方向に流れる流体に略直角に面し、第３の開口部より開口面積が大きい第４の開口部とし、発熱抵抗体１を第１の副通路内に配置し、感温抵抗体２を第２の副通路内に配置するように構成することもできる。
また、主通路４内に、逆流より順流による放熱量が大きい第１の発熱抵抗体と、順流より逆流による放熱量が大きい第２の発熱抵抗体とを配置して、これら第１の発熱抵抗体と第２の発熱抵抗体を有するブリッジ回路を構成する。そして、第１の発熱抵抗体は第２の発熱抵抗体よりも一定温度高くなるように、通過電流を制御するように設定し、第１の発熱抵体の放熱量に基づいて、主通路４内を通過する流体の流量を計測するように構成することもできる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、発熱抵抗式流量測定装置において、流体が順方向に流れる場合は、発熱抵抗体１により、その流体の流量に応じた出力値が得られ、流体が逆方向に流れた場合には、感温抵抗体２が順流時より冷却されるため、発熱抵抗体１に流される電流も減少する。その結果、流体に脈動が生じた場合には、逆流分によるプラス効果を排除するのみでは無く、逆流分を減算することにより、正確な流量を計測することが可能となる。
このため、自動車のエンジンに吸入される空気のように逆流を伴う脈動流を生じる流れに対しても順方向の流量を正確に検出することができる。
特に、自動車のエンジンの吸入空気流量の測定において、特定の回転数域のスロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時の、大きなプラス誤差をなくすことができ、運転条件に正確に対応した燃料制御を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の発熱抵抗式流量測定装置の基本的な原理を示す図である。
図２は、エンジン回転数を一定とした時の、エンジンシリンダーの上流圧力であるインテークマニホールド内の空気圧力と空気流量測定装置の出力との関係を示したグラフである。
図３は、従来の発熱抵抗式流量測定装置における、スロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時のプラス誤差と流量測定装置の検出する流量との関係を示すグラフである。
図４は、バイパス方式による流量測定装置の、逆流を伴なう脈動流下における出力を示す図である。
図５は、図４における、スロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時のプラス誤差と流量測定装置の出力の関係を示す図である。
図６は、本発明の発熱抵抗式流量測定装置における、スロットル全開付近で逆流を伴う脈動流が生じた時のプラス誤差と流量測定装置の出力との関係を示すグラフである。
図７は、本発明の第１の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置の断面図である。
図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図９は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図１０は、本発明の第２の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置のサブ通路の断面図である。
図１１は、本発明の第３の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置のサブ通路の断面図である。
図１２は、本発明の第４の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置の概略断面図である。
図１３は、本発明の第４の実施形態である発熱抵抗式流量測定装置の上流側から見た外観図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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