热式流体流量计的制作方法

专利名称：热式流体流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及热式流体流量计，特别涉及适合于测定内燃机的吸入空气量的热式流体流量计。
背景技术：
作为流体流量计的一个例子，有设置于机动车等的内燃机的电子控制燃料喷射装置中的、测定吸入空气量的空气流量计。因为热式的空气流量计可以直接检测质量流量，所以该空气流量计成为主流。
在热式的空气流量计中，特别是搭载了利用半导体微细加工技术来制造的测定元件的热式空气流量计，因为可以降低成本且可以以低电力来驱动，所以受到注目。
作为这样的使用了半导体基板的现有的热式空气流量计，有日本特开2002-310762号公报所公开的技术。该公报所公开的技术将填充重点放在制造偏差的降低与对于时效变化的可靠性上。
根据该公报所公开的发明，形成为如下的结构以同一电阻材料将使用于电桥电路中的发热电阻、温度补偿电阻以及电阻集成化于同一半导体基板上。
以此，因为可以进行高精度的加热控制，且即使这些电阻的电阻值、电阻率随着时间推移而变化，也可以通过以同一电阻材料来形成，而将其变化的程度视为相同，所以可以维持电桥电路的平衡状态。因而，能够得到长期稳定的特性。
在上述现有技术中，虽然可以对空气流的温度变化来进行最优的加热控制，不过在使用于机动车等用的内燃机的情况下，因内燃机的发热而导致的来自于热式空气流量计的外部的热影响，成为使空气流量的测量精度降低的原因。
即，在机动车等恶劣的温度条件下使用的热式空气流量计，因为通过内燃机的温度上升，热就经由热式空气流量计的支承部而传递到测定元件，从而使测定元件附近的被检测空气温度上升，所以测量的流量被测量为比实际的流量少的量，从而成为测量精度降低的原因。
对于该测量精度降低原因，在现有技术中还没有被认识到，从而没有采取任何对策。

发明内容
本发明的目的在于实现一种降低因外部的热影响而导致的流体流量测量精度的误差，从而提高流量测量精度的热式流体流量计。
为了达成上述目的，本发明如下地构成。
(1)热式流体流量计具备流量测定元件，所述流量测定元件被配置在流体通路内，且在同一基板上形成有通过流通有电流而发热的发热电阻、用于检测流体温度的温度补偿电阻、测定上述发热电阻的上游的温度的第一测温电阻、以及测定下游的温度的第二测温电阻。
进而，在热式流体流量计中，利用温度传感器来测定壳体内的温度，所述壳体被形成上述流体通路的吸气管的壁面支承、且其支承上述流量测定元件。而且，具备使流体的温度与上述发热电阻的温度的差对应于流体温度变化的加热温度控制机构，并通过运算器，使用从上述第一以及第二测温电阻对应于流体流量的信号、与上述温度传感器，来进行温度修正。
(2)优选的是，在上述(1)中，上述加热温度控制机构，由上述发热电阻、上述温度补偿电阻、第一电阻、以及第二电阻形成电桥电路。而且，上述温度补偿电阻具有与上述发热电阻、第一电阻以及第二电阻不同的电阻温度系数，若空气温度上升，则使加热温度下降。
(3)并且，优选的是，在上述(1)或者(2)中，由同一电阻材料形成的上述发热电阻、上述温度补偿电阻、上述第一电阻以及上述第二电阻形成电桥电路，具有与上述电阻材料不同的电阻温度系数的固定电阻并联地连接于上述温度补偿电阻。
(4)本发明的热式流体流量计具备流量检测元件，所述流量检测元件被配置在流体通路内，且在同一基板上具有通过流通有电流而发热的发热电阻、与测定该发热电阻的上下游的温度的第一以及第二测温电阻。
进而，热式流体流量计具备温度控制电路，其控制上述发热电阻的温度；流量检测电路，其从上述第一以及第二测温电阻取出对应于流体流量的信号；壳体，其被形成上述流体通路的吸气管的壁面支承，并支承上述流量测定元件；温度传感器，其测定该壳体内的温度；运算器，其从上述第一以及第二测温电阻输入对应于流体流量的信号，利用上述温度传感器来进行温度修正并输出；流量检测机构，其使上述流量检测电路的、在零流量时的输出电压即补偿电压对应于周围温度而变化。
(5)优选的是，在上述(4)中，上述流量检测机构具有所述第一测温电阻与第二测温电阻的串联电路，上述第一测温电阻与第二测温电阻具有不同的电阻温度系数。
(6)并且，优选的是，在上述(4)或者(5)中，上述流量检测机构具备具有同一电阻温度系数的第一测温电阻与第二测温电阻的串联电路，电阻温度系数与上述第一以及第二测温电阻不同的固定电阻并联地连接于上述第二测温电阻。


图1是表示本发明的第一实施方式的热式空气流量计的测定元件的俯视图；图2是沿着图1的测定元件的A-A’线的剖面图；图3是表示用于在测定元件上的发热电阻中流通电流从而进行加热温度控制的驱动电路的图；图4是对操作本发明的驱动电路时的相对于空气温度的发热电阻的温度与现有技术进行比较的图表；图5是本发明的用于检测流量的电路图；图6是热式空气流量计被安装于内燃机的吸气通路上的状态的概略剖面图；图7是表示由进行修正前的检测流量电压的整体温度特性而产生的检测流量误差的图表；
图8是表示测定元件与温度传感器的、相对于空气流量的变化的温度变化的图；图9是表示修正后的整体温度特性的图表；图10是表示现有技术的运算器的修正表的图；图11是表示本发明的运算器的修正表的图；图12是表示因热式空气流量计的壁面温度特性而导致的流量检测误差的图；图13是表示因热式空气流量计的壁面温度特性而导致的温度传感器与测定元件的温度变化的图；图14是表示热式空气流量计的修正后的壁面温度特性的图；图15是表示本发明的第二实施方式的发热电阻的驱动电路的图；图16是表示本发明的第三实施方式的流量检测电路的图；图17是表示本发明的第三实施方式的流量检测电路在流量为0kg/h时的输出电压的空气温度依存的图表；图18是表示因本发明的第三实施方式的整体温度特性而导致的流量检测误差的图；图19是表示本发明的第四实施方式的流量检测电路的图；图20是表示本发明的第五实施方式的用于进行加热温度控制的驱动电路的图。
具体实施例方式
以下，参照

本发明的实施方式。另外，以下的例子是将本发明应用于热式空气流量计的情况的例子。
图1是表示本发明的第一实施方式的热式空气流量计的测定元件的俯视图。图2是沿着图1的测定元件的A-A’线的剖面图。
在图1、图2中，测定元件1具有硅等的半导体基板2，其具有从下表面利用各向异性蚀刻而穿孔形成到电绝缘膜3a的边界的空洞4；发热电阻5，其形成于覆盖空洞4的电绝缘膜3a上。并且，测定元件1具有用于进行发热电阻5的温度补偿的温度补偿电阻6a；用于与发热电阻5以及温度补偿电阻6a一起形成电桥电路的第一电阻7以及第二电阻。
并且，在测定元件1上形成有第一测温电阻9与第二测温电阻10，其用于检测发热电阻5附近的上下游的温度，从而得到对应于空气流量的信号。而且，测定元件1具有用于将该测定元件1与驱动电路连接，输出检测流量电压的、由铝等形成的端子电极11(11a～11l)；用于保护各电阻的电绝缘膜3b。
在此，作为使用于形成在测定元件1上的这些电阻中的材料，可以使用多晶硅、铂、金、铜、铝等的材料。在该第一实施方式中，测定元件1上的电阻以低成本的多晶硅形成。
图3是表示用于在测定元件1上的发热电阻5中流通电流从而进行加热温度控制的驱动电路的图。在图3中，驱动电路具有形成在测定元件1上的发热电阻5、串联连接于该发热电阻5的第一电阻7、温度补偿电阻6a、串联连接于该温度补偿电阻6a的第二电阻8、以及设置于电路基板26上且并联连接于温度补偿电阻6a的固定电阻6b，电阻5以及7、与电阻6a以及8并联地连接从而构成电桥电路。
并且，该驱动电路具有差动放大器12，其用于放大电桥电路的差电压，且连接于电阻5与7的连接点、和电阻67a与8的连接点；晶体管13，其用于将来自于该差动放大器12的输出电压供给到基极，从而控制在电桥电路中流通的电流，且其射极连接于电阻6a与电阻5的连接点；电源14，其连接于该晶体管13的集电极与接地之间。
若使发热电阻5的电阻值为Rh、温度补偿电阻6a的电阻值为Rc、固定电阻6b的电阻值为Rf、第一电阻7的电阻值为Ra、第二电阻8的电阻值为Rb，则上述驱动电路以满足以下的式(1)的方式动作。
Rh×Rb＝(Rc//Rf)×Ra (1)并且，发热电阻5因为被热绝缘，所以若流通有电流则发热。因而，若使多晶硅的电阻温度系数为αs(ppm/℃)、发热电阻5的温度为Th(℃)、测定元件1的基板温度为Tc，则发热电阻的温度Th通过下式(2)、(3)求出。
Rh(1+αsTh)×Rb(1+αsTc)＝(Rc(1+αsTc))//Rf×Ra(1+αsTc) (2)Th＝((Rc(1+αsTc))//Rf×Ra×Rh/(RbRh)-1)/αs(3)在上述驱动电路中，并联地连接于温度补偿电阻6a的固定电阻6b，在本发明的第一实施方式中，是附加的加热温度控制机构。
在现有技术中，驱动电路由发热电阻5、温度补偿电阻6a、第一电阻7以及第二电阻8构成，这些电阻虽然通过由同一电阻材料形成而使得电阻温度系数(1200ppm/℃)相同，不过本发明的第一实施方式的驱动电路，除了这些电阻5、6a、7、8之外，还将电阻温度系数大致为0ppm/℃的固定电阻6b并联地连接于温度补偿电阻6a。
固定电阻6b的电阻值只要是温度补偿电阻6a的20倍左右即可。对操作本发明的驱动电路时的相对于空气温度的发热电阻5的温度与现有技术进行比较的图表如图4所示。
在图4中，在现有技术中，相对于以虚线表示的空气温度，发热电阻5的温度通常被控制为比空气温度高出一定温度。即，在现有技术中，在空气温度是20℃的情况下，发热电阻5的温度是170℃，相对于空气温度上升150℃(ΔTh＝150℃)。并且，在现有技术中，即使空气温度变为80℃，也是ΔTh＝150℃。
另一方面，在本发明的第一实施方式的驱动电路中，在空气温度是20℃时，与现有技术同样地，在170℃ΔTh＝150℃，不过若空气温度上升到80℃，则发热电阻5的ΔTh因固定电阻6b的效应而下降，变为ΔTh＝145℃，加热温度下降。
即，若空气温度从20℃变化为80℃，则因为ΔTh降低5℃，所以流量检测的灵敏度下降。这样，本发明的驱动电路就可以对应于空气温度来调整发热电阻5的温度，并且可以调整流量检测的灵敏度。对于该灵敏度调整的效果，将在后面叙述。
实际上，因为形成于测定元件1上的由多晶硅构成的电阻的电阻值，有±20％左右的制造偏差，所以在进行更高精度的控制的情况下，连接的固定电阻6b优选使用印刷电阻等，并形成为可以利用激光微调等来调整电阻值的结构。
并且，连接的固定电阻6b也可以是串联地连接于温度补偿电阻6a，或者连接于第一电阻7的结构，能够得到同样的效果。
图5是表示由用于检测发热电阻5的上下游的温度的第一测温电阻9以及第二测温电阻10构成的用于检测空气流量的流量检测电路；以及以来自于在热式空气流量计内部设置的温度传感器的信息为基础、对检测流量电压进行修正并输出的运算器的图。
在图5中，流量检测电路通过在第一测温电阻9与第二测温电阻10的串联电路上连接基准电压源15而构成。第一测温电阻9以及第二测温电阻10，与发热电阻5同样地由多晶硅形成。
通过空气在测定元件1上流动，发热电阻5上游的第一测温电阻9被冷却，从而其电阻值下降。而且，因为被发热电阻5加热的空气流动，所以发热电阻5的下游的第二测温电阻10被加热，从而其电阻值变大。
因而，通过取出这些电阻9、10的串联电路的电压变化，就能够得到对应于空气流量的信号(检测流量电压)。
电阻9、10的电压变化即检测流量电压被供给到运算器17。并且，向运算器17供给来自于温度传感器16的温度检测信号，所述温度传感器16为了修正驱动电路等的温度特性而设置于热式空气流量计内部，测量热式空气流量计的代表温度。运算器17基于来自于温度传感器16的温度信息，来修正检测流量电压。并且，运算器17连接有存储了检测流量电压与来自于温度传感器16的温度之间的关系等的修正信息的存储器18，基于存储于该存储器18中的信息，来计算高精度的空气流量，并输出计算出的空气流量信号。
图6是测量内燃机吸入的吸入空气的流量的热式空气流量计被安装于机动车等的内燃机的吸气通路上的状态的概略剖面图。在图6中，测定元件1被设置于副通路21内，所述副通路21被配置于吸入空气19所流动的主通路20内。而且，形成副通路22的部件22由壳体23支承。
并且，测定元件1被壳体23内的电路基板26支承，并且利用金属线连接件28等而电连接于驱动电路。进而，壳体23利用安装支承部24被设置于吸气通路壁面25。
并且，在壳体23内部设置有用于驱动测定元件1并取出流量信号的驱动电路以及流量检测电路、检测热式空气流量计的代表温度的温度传感器16、以及搭载有用于修正检测流量电压的运算器17以及存储器18的电路基板26。
并且，固定电阻6b也设置在电路基板26上。而且，用热式空气流量计测量的空气流量信号经由接线柱27被输送到进行发动机控制的计算机(ECU)。
在该第一实施方式的情况下，电路基板26上的温度为热式空气流量计的代表温度，不过也可以在更接近于吸气通路壁面25的安装支承部24等电路基板26的外部设置温度传感器16。
但是，在该情况下，因为是在电路基板26的外部，所以需要进行配线的设置，从而温度传感器16的安装变得复杂。因而，温度传感器16与电路基板26形成为一体是更简单且廉价的。
另外，在使用于机动车的内燃机中，被吸入到内燃机的空气的温度要求通过内燃机的发热而在从-40℃至+80℃的范围内确保精度。
进而，在该温度条件下，在吸入空气的温度与热式空气流量计的温度相同这一条件下，有所谓的在从-40℃至+80℃的范围内变化的温度特性(以下，称该温度条件为整体温度，称因该温度特性而产生的热式空气流量计的流量检测误差为整体温度特性)的第一条件。并且，有所谓的第二条件，即空气温度是20℃，吸气通路壁面25的温度是80℃，成为热从吸气通路壁面25传递给热式空气流量计的状态的温度特性(以下，称该温度条件为壁面温度，称因该温度特性而产生的热式空气流量计的流量检测误差为壁面温度特性)。在上述第一条件与第二条件的任一条件下，都必须确保热式空气流量计的流量检测精度。
在上述的温度条件下，在现有技术的情况下，若是整体温度特性，则可以用来自于传感器16的信息修正，从而确保流量检测精度，不过不能修正因壁面温度特性而导致的误差。这是因为，如上所述，没有能够认识到如下情况因内燃机的发热而导致的壁面温度上升会对空气流量检测精度造成影响。
在本发明中，在上述的两个温度条件下，也可以利用空气流量计的温度传感器16、与进行发热电阻5的温度控制的加热温度控制机构(在该第一实施方式中，是追加了固定电阻6b的图3的驱动电路)来修正流量检测误差，从而可以进行更高精度的流量测定。
以下，在与现有技术的比较中，说明本发明可以进行高精度的流量测定这一情况。
首先，说明现有技术的热式空气流量计的整体温度特性。
图7是表示因在进行运算器17的修正前的检测流量电压的整体温度特性而产生的检测流量误差的图表。该检测流量误差是将在整体温度从20℃变化到80℃时引起的检测流量电压的变动换算为流量误差而得到的。
如图7所示，因整体温度特性而产生的流量检测误差，根据空气流量而变化，在现有技术中，在低流量的5kg/h时，成为最大的-7％左右的误差。
图8是表示上述温度条件下的测定元件1与温度传感器16的、相对于空气流量的变化的温度变化的图。在图8中，因为在整体温度特性上，吸入空气温度与吸气通路壁面25的温度成为同一温度，所以不管是在整体温度为80℃的情况、或为20℃的情况下，温度传感器16与测定元件1都成为与整体温度相同的温度。
另一方面，本发明的整体温度特性如下地调整若空气温度因固定电阻6b的效应而上升，则发热电阻5的温度上升量比现有技术小，从而减小流量检测的灵敏度(参照图4)。
因而，在本发明中，若流量检测的灵敏度下降，则在整体温度特性上，使整体温度从20℃变化至80℃时产生的流量检测误差，与现有技术相比，在负值一侧变大。
这样，在本发明中，可以调整因整体温度特性而导致的流量检测误差，如图8所示，此时的测定元件1与温度传感器16的温度相同。
而且，该整体温度特性，在现有技术、本发明中都可以利用来自于温度传感器16的信息与运算器17来修正。运算器17对检测流量电压施加修正量来降低流量检测误差，以使因如图7所示的整体温度特性导致的流量检测误差变为0％。图9是表示修正后的整体温度特性的图表。
另外，施加于检测流量电压的修正量是运算器17基于来自于温度传感器16的温度信息的修正量，使用表示温度传感器16的温度与空气流量之间的关系的图表(修正表)。该修正表存储于存储器18内。
图11所示的表1是现有技术的修正表，图12所示的表2是本发明的修正表。若比较图11与图12，则本发明的修正表，与现有技术的修正表相比，修正量变大。这是因为，如上所述，在温度因内燃机的发热而上升的情况、或者在温度因外部温度的影响而降低的情况下，检测流量误差变大，所以考虑这一点，与现有技术比较，使修正量较大。
另外，在本发明的第一实施方式中，使用了利用表的方法，不过即使是使用模型化修正表的函数来修正的方法，也可以得到同样的效果。
接着，比较现有技术与本发明，说明壁面温度特性。
图12是表示因在利用运算器17来修正前的流量检测电压的壁面温度特性而产生的流量检测误差的图。而且，在该图12中，将吸入空气温度保持为20℃，将在吸气通路壁面25的温度从20℃上升到80℃时产生的检测流量电压的变动换算为流量误差。
图13是表示壁面温度在20℃的情况以及80℃的情况下的相对于空气流量的变化的温度传感器16与测定元件1的温度状态的图表。
在壁面温度特性中，在壁面温度为80℃时，因为越接近于壁面，温度越高，所以温度传感器16的温度变成比测定元件1的温度高的高温。并且，如果空气流量增加，则温度因散热效应而逐渐降低，从而接近于空气温度。
在图12中，在现有技术中，因壁面温度特性而导致的流量误差在低流量5kg/h时成为最大的-10％，并随着空气流量增加而逐渐减小。这是因为，若空气流量增加，则对从吸气通路壁面25传递到热式空气流量计的热进行散热的效果变大，从而测定元件1的温度下降。
另一方面，本发明的壁面温度特性，因壁面温度特性而导致的流量误差在低流量5kg/h时成为最大的-12.5％，并随着空气流量增加而逐渐减小。
本发明的修正前的壁面温度特性，与现有技术相比，最大恶化了-2.5％。这是因为，在壁面温度特性中，若测定元件1的温度上升，则也表现出因固定电阻6b而减少发热电阻5的温度上升量的效果。
上述的壁面温度特性是输入到运算器17的检测流量电压的特性，与整体温度特性同样地，利用温度传感器16的信息与存储于存储器18的修正表来进行如图14所示的图表那样修正。
在图14中可以看出，在现有技术中修正后的壁面温度特性，并不完全成为0％，在流量5kg/h时残存-5％左右。这是因为，即使利用如图10所示的修正表，在壁温特性中也不能得到充分的修正量。即，在图13中，在壁面温度是80℃的情况下，流量5kg/h时的温度传感器1的温度是60℃左右，该温度的修正量从图10可知，大约是4.7％((60℃-20℃)×7％/(80℃-20℃))。
因而，在现有技术中，修正前的因壁面温度特性而导致的流量检测误差是-10％(图12，5kg/h时)，所以，修正后是-10％+4.7％＝-5.3％。这样，现有技术的利用温度传感器1来进行的修正虽然可以修正整体温度特性，不过在壁面温度特性中，利用运算器17计算出的修正量少，从而残存较大的误差。
另一方面，可以看出，本发明的热式空气流量计的修正后的壁面温度特性，与现有技术相比，改善了1％左右。即，在图13中，在壁面温度是80℃的情况下，在流量为5kg/h时的温度传感器1的温度是60℃左右，该温度的修正量从图10可知，是8.0％((60℃-20℃)×12％/(80℃-20℃))。
因而，在本发明中，修正前的因壁面温度特性而导致的流量检测误差是-12.5％(图12，5kg/h时)，所以，修正后是-12.5％+8.0％＝-4.5％。在现有技术中，是-5.3％的误差，不过在本发明中是-4.5％，改善了约1％。
该改善的理由是因为，如图11的表2所示，与现有技术的修正量相比，利用本发明的运算器17计算出的误差修正量变大。即，利用固定电阻6b来增大整体温度特性，变更利用运算器17计算出的误差修正量，从而与现有技术相比改善了流量检测误差。
根据本发明的第一实施方式，可以降低因外部的热影响而引起的流体流量测量精度的误差，从而能够实现提高了流量测量精度的热式流体流量计。
本发明的第一实施方式的效果通过并用如下二者来得到利用了温度传感器16的误差修正、与利用固定电阻6b来改变温度特性。
因而，在使用只利用温度传感器16的误差修正、或者只将固定电阻6b连接于电阻6a来改变温度特性的任何一方的结构中，不能对整体温度特性与壁面温度特性这两方同时进行修正，所以该效果是通过并用这两方，才首次得到的效果。
本发明的第一实施方式，其特征在于，设置了调整利用运算器17来进行的误差修正前的整体温度特性的功能，以下说明实现这种功能的其它图15是表示本发明的第二实施方式的发热电阻5的驱动电路的图。该驱动电路是用于在测定元件1上的发热电阻5中流通电流从而进行加热温度控制的驱动电路。
该图15所示的驱动电路与图3所示的驱动电路的不同点在于，图3的例子在电阻6a上并联地连接有电阻6b，但在图15的例子中，没有在电阻6a上连接电阻6b，而是在电阻7上并联地连接有电阻29。对于其它结构，图15的例子与图3的例子相同。
在图15中，形成在测定元件1上的发热电阻5、温度补偿电阻6a、第一电阻7以及第二电阻8是同一电阻材料，不过固定电阻29使用了与这些电阻5、6a、8以及7不同的电阻材料，从而形成电桥电路。
另外，该驱动电路具有与第一实施方式的驱动电路同样的功能。并且，图15的固定电阻29与电阻7并联连接，不过即使串联连接电阻7与电阻29，也能够得到相同的效果。
其它结构与第一实施方式同样，运算器17从来自于温度传感器16的温度检测信号、与存储于存储器18的修正量信息，计算出空气流量信号。
在该第二实施方式中，也可以得到与第一实施方式同样的效果。
图16是表示本发明的第三实施方式的流量检测电路的图。
在图16中，流量检测电路具有由同一电阻材料(多晶硅电阻)形成的、用于流量检测的第一测温电阻9；串联连接于该第一测温电阻9的第二测温电阻10；并联地连接于该电阻10的、且材料与电阻9以及10的电阻材料不同的固定电阻30(电阻温度系数＝约0ppm/℃)。另外，固定电阻30也可以串联地连接于第二测温电阻10。
图17是表示流量为0kg/h时的检测流量电压的空气温度依存的图表。
在图17中，在现有技术的流量检测电路中，因为是由具有同一电阻温度系数的电阻构成的串联电路，所以空气温度即使变化电压也不变，但在本发明的第三实施方式中，因为在测温电阻10上连接有固定电阻30，所以若空气温度上升则检测流量电压变小。
这样，若利用固定电阻30来调整空气流量为0kg/h时的检测流量电压(补偿(offset)电压)的空气温度依存，则如图18所示，特别是，可以调整低流量时的整体温度特性。
使用具有如图18所示的整体温度特性的流量检测电路；与如图5所示的同样的温度传感器16；以及具有如图11所示的修正量大的修正表的存储器18，通过运算器17来运算空气流量。
在该第三实施方式中，也可以得到与第一实施方式同样的效果。
另外，如果通过使用第一实施方式以及第二实施方式的驱动电路、与第三实施方式的流量检测电路这两方，高流量用固定电阻6b或者6c来调整，低流量用固定电阻30来调整，则可以进一步在整个流量区域降低流量检测误差。
图19是表示本发明的第四实施方式的流量检测电路的图。
在图19中，流量检测电路具有用于流量检测的第一测温电阻9；串联连接于该第一测温电阻9的第二测温电阻10；以及串联地并联地连接于第一测温电阻9的固定电阻31。
该固定电阻31使用与第一测温电阻9以及第二测温电阻10相比电阻温度系数大的材料，例如以铝等形成。并且，铝的电阻温度系数是3000～4000ppm/℃，与形成第一测温电阻9以及测温电阻10的多晶硅电阻相比，电阻温度系数变大，所以固定电阻31连接于测温电阻9。
铝，特别是使用于测定元件1的端子电极11(参照图1)等中。因而，也可以通过形成图案来形成固定电阻31，使得第一测温电阻9的端子电极11i或者11j的配线电阻变大。由此，就可以调整流量为0kg/h时的检测流量电压的空气温度依存，从而能够与第三实施方式同样地调整整体温度特性。
图20是表示本发明的第五实施方式的用于进行加热温度控制的驱动电路的图。
该第五实施方式与第一实施方式相似，但形成为如下结构利用开关元件32、其控制电路33可以选择与电阻6a并联连接的固定电阻6b的电阻值。
并且，开关元件32若使用晶体管等半导体开关，则可以与运算器17等一起制造。并且，控制电路33若也同样地与运算器17一起制造，则制造变得容易。
进而，用于控制开关元件32的控制电路33通过搭载有可以与热式空气流量计的外部进行通信的机构，就可以容易地调整电阻6b的电阻值。
在该第五实施方式中，例如，如第一实施方式所述，若构成电桥电路的电阻的材料使用多晶硅，则相对于其电阻值有大约±20％的制造偏差，固定电阻6b的电阻值也可以匹配于多晶硅的电阻值偏差，使得可以对应于这样的电阻值偏差，从而能够容易地进行调整。
因为第五实施方式的其它结构与第一实施方式同样，所以省略详细的说明。
并且，该第五实施方式也可以与之前叙述的第二至第四实施方式组合。
并且，在图3所示的例子中，固定电阻6b为印刷于电路基板26的电阻，但是并不一定必须是印刷电阻。并且，也可以将电阻6b配置于与电路基板26分开的部位。
并且，在第一实施方式中，在温度补偿用电阻6a并联地连接有固定电阻6b，不过只要可以使温度补偿用电阻6a的温度系数如图4所示那样，具有随着变为高温、与空气温度的差减少的特性，则不必连接固定电阻6b。
并且，在第三实施方式中，在测温电阻10并联地连接有固定电阻30，不过只要可以使测温电阻10的温度系数如图18所示那样，具有随着变为高温、使空气流量为0kg/h时的检测流量电压的补偿量变化为负值这样的特性，则不必连接固定电阻30。
工业实用性根据本发明，热式空气流量计具有温度传感器16，其设置于空气流量计的壳体23内；运算器17，其利用该温度传感器16修正来自于测定元件1的流量检测电压；加热温度控制机构，在进行发热电阻5的温度控制的温度控制电路中，使发热电阻5的相对于空气温度的上升温度因空气温度而变化。
因而，可以同时地对因整体温度变化与吸气通路壁面温度变化而产生的热式空气流量计的流量检测误差进行修正，从而可以实现测定精度好的热式空气流量计。
本发明并不限定于热式空气流量计，也可以应用于测量其它气体等的流体的热式流体流量计。
权利要求
1.一种热式流体流量计，其特征在于，具备流量测定元件(1)，其被配置在流体通路内，且在同一基板上形成有通过流通有电流而发热的发热电阻(5)、用于检测流体温度的温度补偿电阻(6a)、测定上述发热电阻(5)的上游的温度的第一测温电阻(9)、以及测定下游的温度的第二测温电阻(10)；温度控制电路(12、13)，其控制上述发热电阻(5)的温度；壳体(23)，其被形成上述流体通路的吸气管的壁面支承、且其支承上述流量测定元件(1)；温度传感器(16)，其测定上述壳体(23)内的温度；运算器(17、18)，其从上述第一以及第二测温电阻(9、10)输入对应于流体流量的信号，利用上述温度传感器(16)来进行温度修正并输出；加热温度控制机构(6b、29)，其使流体的温度与上述发热电阻(5)的温度的差对应于流体温度而变化。
2.如权利要求1所述的热式流体流量计，其特征在于，上述加热温度控制机构(6b、29)，由上述发热电阻、上述温度补偿电阻、第一电阻、以及第二电阻形成电桥电路，上述温度补偿电阻具有与上述发热电阻、第一电阻以及第二电阻不同的电阻温度系数，若空气温度上升，则使加热温度下降。
3.如权利要求1或者2所述的热式流体流量计，其特征在于，由同一电阻材料形成的上述发热电阻、上述温度补偿电阻、上述第一电阻以及上述第二电阻形成电桥电路，具有与上述电阻材料不同的电阻温度系数的固定电阻(6b)并联地连接于上述温度补偿电阻。
4.一种热式流体流量计，其特征在于，具有流量检测元件(1)，其被配置在流体通路内，且在同一基板上具有通过流通有电流而发热的发热电阻(5)、与测定该发热电阻的上下游的温度的第一以及第二测温电阻(9、10)；温度控制电路(12、13)，其控制上述发热电阻(5)的温度；流量检测电路(17，18)，其从上述第一以及第二测温电阻(9、10)取出对应于流体流量的信号；壳体(23)，其被形成上述流体通路的吸气管的壁面支承，并支承上述流量测定元件(1)；温度传感器(16)，其测定上述壳体(23)内的温度；运算器(17、18)，其从上述第一以及第二测温电阻(9、10)输入对应于流体流量的信号，利用上述温度传感器(16)来进行温度修正并输出；流量检测机构(9、10、30、31)，其使上述流量检测电路(17、18)的、在零流量时的输出电压即补偿电压对应于周围温度而变化。
5.如权利要求4所述的热式流体流量计，其特征在于，上述流量检测机构具有所述第一测温电阻(9)与第二测温电阻(10)的串联电路，上述第一测温电阻(9)与第二测温电阻(10)具有不同的电阻温度系数。
6.如权利要求4或5所述的热式流体流量计，其特征在于，上述流量检测机构具备具有同一电阻温度系数的第一测温电阻与第二测温电阻的串联电路，电阻温度系数与上述第一以及第二测温电阻不同的固定电阻并联地连接于上述第二测温电阻。
全文摘要
实现一种温度特性好、提高了测量精度的热式空气流量计。热式空气流量计具有温度传感器(16)，其设置于空气流量计的壳体(23)内；运算器(17)，其利用该温度传感器(16)修正来自于测定元件(1)的流量检测电压；加热温度控制机构(6b)，其在进行发热电阻(5)的温度控制的温度控制电路中，使发热电阻(5)的相对于空气温度的上升温度因空气温度而变化。可以同时地修正因整体温度变化与吸气通路壁面温度变化而产生的热式空气流量计的流量检测误差，从而可以实现测定精度好的热式空气流量计。
文档编号G01F1/00GK1879010SQ20038011071
公开日2006年12月13日 申请日期2003年11月20日 优先权日2003年11月20日
发明者中野洋, 山田雅通, 松本昌大, 渡边泉, 半泽惠二, 中田圭一 申请人:株式会社日立制作所, 日立汽车技术有限公司