CN101319952B - 吸入空气流量测量装置 - Google Patents

Abstract

测量吸气管内压力的装置的向压力导入管中进水等导致的压力导入管的堵塞是压力测量精度及产品可靠性下降的原因。为解决该问题，本发明提供一种使水等很难堵塞压力导入部的构造，本装置是测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量装置(100)与检测吸气管内压力的压力检测部(150)形成一体化的构造，为检测所述压力而在主空气通路内开口的开口面，在将空气流量测量装置(100)的测量部***主空气通路内时，主空气通路构成部件(200)与空气流量测量装置(100)的***部间产生间隙，利用该间隙导入压力。

Description

吸入空气流量测量装置

技术领域

本发明涉及一种适于内燃机的吸气流量测量用的发热电阻体式的空气流量测量装置及使用该装置的内燃机控制装置。

背景技术

作为内燃机用的流量测量技术公知的是发热电阻式空气流量测量装置(参照专利文献1)。其是利用发热电阻体获得的热量与流入流量间存在着相关关系的装置，为能够直接测量发动机的燃烧控制所必须的质量流量，特别是作为汽车的空燃比控制用的流量计而被广泛地使用。

另外，检测吸气管内压力的压力检测装置具有半导体的压力检测部，一般采用的是使用压力导入管的方式(参照专利文献2)。

另外，作为与本发明最接近的公知技术，表示了将发热电阻体式空气流量测量装置与使用压力导入管的压力检测装置进行一体化的例子(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特许3523022号公报

专利文献2：日本特开2006-292391号公报

专利文献3：日本特开平11-064059号公报

进年，使用电子控制燃料喷射***的汽车得到普及。在这种情况下，在发动机室的内部紧密配置有各种传感器及控制器。

另外，在这种情况下，将各种传感器、控制器及用于控制它们的控制单元等互相连接起来的电气配线也复杂地装在其中。

因此，希望通过使多个传感器及控制器一体化而谋求减少零件数目，例如使所述发热电阻体式空气流量测量装置与半导体压力变换器一体化，共用连接器的方法等就是其中一个例子，由此，可以减少向车辆安装的零件数目，简化电气配线。

另外，压力检测装置的压力导入管一般由细管构成。这是因为若压力检测部混入了灰尘、水等，则在压力检测上会出现误差。因为压力检测部由半导体式的硅膜片(silicone diaphragm)构成，所以构造非常小。因此，压力导入管必须是灰尘、水等难以进入的构造。

另一方面，若压力导入管是细管，则假如管内混入了水，则容易产生水膜或结冰等，是压力检测精度恶化的一个重要原因。

在内燃机的吸气管上游设置有空气净化器，将除去大气中的灰尘等后的空气送入发动机内。但是，空气净化器的吸尘能力并不完备，细小的灰尘成分等会通过空气净化器由吸气管被吸入发动机内。因为压力检测装置的压力导入管在吸气管内是暴露于吸入空气中而设置的，所以会产生上述的灰尘等的侵入。

另外，水被空气净化器的过滤器捕获，但水分会渗入过滤器中，在超过过滤器的允许量时会排到吸气管内。该排出的水有可能流到压力导入管处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于吸入空气压力检测装置一体化的吸入空气流量测量装置的构成。

为应对上述课题，着眼于为了将空气流量测量装置***吸气管内而在吸气管上设置的***孔(开口部)出形成的、吸气管路构成部件与空气流量测量装置间的间隙(空隙)。例如，在发热电阻体式的空气流量测量装置中，除流量检测元件外，由于以感温电阻体及支路通路也形成一体化的构造而***到吸气管内，所以成为比压力导入管大得多的构造。

在空气流量测量装置的***部周围必然产生间隙，虽然间隙本身的尺寸很小，但是若考虑空气流量测量装置的***部全周的间隙，则可得到很大的开口面积。在间隙上结上一层水膜等的概率虽然和现有的压力导入管基本相同，但是在全周的间隙上都结上一层水膜的概率却变得很低。但是，在这种情况下的间隙并不必须在全周上都设置，只要可以检测出压力，只要是不会在整体上都结上一层水膜的间隙即可，例如，也可以是局部上空气流量测量装置与吸气管部分接触的间隙。

为了上述那样从空气流量测量装置与构成吸气管路的吸气管路构成部件间的间隙导入压力，优选的是形成在空气流量测量装置主体上的压力导入部的开口位置从吸气管的径向看去时，位于由吸气管路构成部件构成的吸气管路内壁面的外侧的间隙部。在此，在***孔(开口部)的部分不存在吸气管路内壁面。因此，在***孔(开口部)的部分，将周方向两侧的吸气管路内壁面沿其形状延长，定义以该延长线为基准比吸气管路内壁面更偏向外侧的位置就可以。

另外，优选的是形成在空气流量计主体上的压力导入管部的由管路构成的导入路在设置于吸入空气流量测量装置主体外壁面上的凹部临时开口。这是为了防止在空气流量计外壁面上容易附着灰尘等附着物而妨碍压力导入的情况。

并且，优选的是上述凹部在吸入空气流量测量装置主体上被配置成位于吸气流的下游侧。这是因为在空气冲撞到空气流量计主体时，会产生动压的影响及空气紊乱的影响，使压力难以正确导入。

并且，压力检测部的设置位置优选的是设置在向吸气管安装空气流量计时用于使用螺钉等进行固定的安装凸缘部。这是为了在将压力检测部进行子模化(submodule)时，提高压力检测部的安装性，同时也降低装置整体的成本。若不进行子模化，则需要将压力检测部与压力导入部设置在通路内。因此，在电调整压力与输出的关系时，由于要在吸气管内进行作业，所以作业变难，结果是提高了制造成本。

发明效果

现在，关注全球变暖等与世界环境相关的问题。因此，根据本发明的所述构成，通过减少内燃机控制装置的零件数目可以有助于节省物质资源。并且，为应对排气规定，因为长时间保持高精度的燃料控制，所以可以减少发热电阻体式空气流量测量装置、压力检测装置由于年久而引起的特性变化量。由此，可以向市场提供环保、低燃费且排出气体干净的发动机控制***。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例的空气流量测量装置构成的图；

图2是表示从P方向看图1的空气流量测量装置时压力导入口的位置的图；

图3是表示从Q方向看图1的空气流量测量装置时压力检测装置的位置的图；

图4是表示本发明的其他的一个实施例的空气流量测量装置构成的图；

图5是表示有代表性的发热电阻体式空气流量测量装置的概要构成的截面图；

图6是从吸入空气的流动上游方向看图6的图；

图7是表示发热电阻体式空气流量测量装置的概要电路构成的图；

图8是表示使用了发热电阻体式空气流量测量装置的内燃机的概要***构成的图；

图9是表示压力检测装置的构成的图；

图10是表示压力检测装置的电路构成的图。

图中：

1、101、401-机壳构成部件；2、106-电路基板；3、112-发热电阻体；4-感温电阻体；5-导电性支承体；6、105-密封件；7-螺钉部件；10、110-副空气通路构成部件；14、202-副空气通路；20、200-主空气通路构成部件；22、201-主空气通路；25-副空气通路***孔；51-吸气温度传感器；52-模块；53-机身；54-空气净化器；55-导管；56-空载空气控制阀(idle air control valve)；57-节流阀角度传感器；58-节流阀体；59-吸气多支管；60-喷射器；61-旋转速度计；62-发动机汽缸；63-气体；64-排气多支管；65-氧浓度计；66-控制单元；67-吸入空气；100-发热电阻体式空气流量测量装置；103-发热电阻体式空气流量测量装置连接器接线柱构成部件；104-安装螺钉；107-底座构成部件；108、404-结合(bonding)部件；109-盖构成部件；111-端子部件；113-凹部；150、402-压力检测部；151-压力检测装置连接器接线柱构成部件；152、403-压力导入管；153-间隙；155-发热电阻体式空气流量测量装置***孔；199-主空气通路流；300-电源端子；301-GND端子；302-流量信号端子；303-压力信号端子；400-压力检测装置；405-连接器端子。

具体实施方式

首先，作为吸入空气测量装置的一个例子，最初对使用了发热电阻体的发热电阻体式空气流量测量装置的动作原理进行说明。图7是发热电阻体式空气流量测量装置的概略构成电路图。发热电阻体式空气流量测量装置的驱动电路大致由电桥电路和反馈电路组成。通过用于进行吸入空气流量测量的发热电阻体RH、用于补偿吸入空气温度的感温电阻体RC及R10、R11构成电桥电路，使用运算放大器OP1一边进行反馈一边以将发热电阻体RH与感温电阻体RC间保持为一定温度差的方式对发热电阻体RH提供加热电流Ih，输出对应于空气流量的输出信号V2。即，在流速快时，为了使从发热电阻体RH得到的热量多而提供大的加热电流Ih。与此相对，在流速慢时，为了使从发热电阻体RH得到的热量少而提供小的加热电流。

图5是表示发热电阻体式空气流量测量装置的一个例子的截面图，图6是从其上游(左侧)看去的外观图。

作为发热电阻体式空气流量测量装置的构成部件，有内置了构成驱动电路的电路基板2的机壳构成部件1及由非导电性部件形成的副空气通路构成部件10等，在副空气通路构成部件10中，用于测量空气流量的发热电阻体3、用于补偿吸入空气温度的感温电阻体4通过由导电性部件构成的支承体5与电路基板2电连接配置，作为机壳、电路基板、副空气通路、发热电阻体、感温电阻体等成为一体的模块，构成发热电阻体式空气流量测量装置。另外，在构成吸气管路的主空气通路构成部件20的壁面上开有孔(开口部)25，通过该孔25将发热电阻体式空气流量测量装置的副空气通路部分从外部***，用螺钉7等保持机械强度地固定副空气通路构成部件的壁面与机壳构成部件1。另外，在副空气通路构成部件10与主空气通路构成部件间安装有密封件6，保持吸气管的内侧与外侧的气密性。

下面结合图9及图10对一般的压力检测装置的一个例子进行说明。

图9是压力检测装置的截面的概要图。压力检测装置由构成外包装壳体的机壳构成部件401、压力导入管403、压力检测部402、成为与外部的接口的连接器端子405、对压力检测部402与连接器端子405进行电连接的结合部件404构成。并且，固定安装用的螺钉、密封件及吸气管等未图示。压力检测部402大概是图10所示的电路结构，是利用由半导体技术制成的测量部500的电桥电路来检测压力，并经过放大电路501、502而得到压力信号的结构。

【实施例1】

结合图1对本发明的具体的构成例进行说明。

在构成主空气通路(也称作吸气管路或者简单称为吸气管)201的主空气通路构成部件(吸气管路构成部件)200的一部分上，设有***发热电阻体式空气流量测量装置100的一部分的***口155(在图2中记载)，设置有将压力检测部150一体化了的发热电阻体式空气流量测量装置100。安装方法为通过螺钉104将作为发热电阻体式空气流量测量装置100的壳体部件的机壳构成部件101固定在吸气管路构成部件200上。

发热电阻体式空气流量测量装置100除机壳构成部件101外，还由金属材料等制成的底座件107、用于保护电路基板106的盖构成部件109、用于测量空气流量的发热电阻体112、用于构成设置发热电阻体112用的副空气通路202的副空气通路构成部件110、以及用于密封主空气通路201与外部的密封件105等构成。电信号从发热电阻体112经过接线柱部件111、结合部件108、电路基板106、结合部件108与连接器端子103连接，与ECU等(未图示)电连接。

图3是从图1的上侧(Q)看去的图。在发热电阻体式空气流量测量装置100的机壳构成部件101的一部分上设置有压力检测部150，使用连接器端子151向外部输送压力信号。

再次返回图1。压力检测部150的压力检测用的压力导入管(压力导入部)152设置在机壳构成部件101的一部分上，一端比密封件105更靠近主空气通路201侧，且向位于主空气通路构成部件200的内径的外侧的凹部113开口。

图2是从P方向看图1的图。在设置在主空气通路构成部件200上的***口155与发热电阻体式空气流量检测装置100的主空气通路***部的两个部件间形成有间隙153。一般来说该间隙153为设置在发热电阻体式空气流量测量装置100的***部的全周上的构造。虽然形成在发热电阻体式空气流量测量装置100的***部周围的间隙本身的尺寸小，但是因为***部本身作为构造体具有很大的尺寸，所以在以***部全周的间隙来考虑时，可以得到很大的开口面积。虽然在间隙结上一层水膜等的概率与现有的压力导入管基本相同，但是在全部周围都结上一层水膜的概率却变得很小。另外，间隙153不必都在全周都设置，例如即使是两个部件的一部分接触的结构也没问题。

另外，间隙153只要具有为了将发热电阻体式空气流量测量装置100的主空气通路***部***主空气通路内而所需要的游隙程度的大小即可，但是并不仅限于此，也可以是尺寸比游隙大些的间隙。但是，因为相对于发热电阻体式空气流量测量装置100的主空气通路***部而越增大***口155，越有必要在其外侧配置密封件，所以导致发热电阻体式空气流量测量装置100的外形尺寸变大。所以，利用现有的作为游隙的间隙的方法不会导致发热电阻体式空气流量测量装置100的外形尺寸随意变大，所以有利。

图4是相对于图1而改变连接器部的端子构成的例子。在图1中，发热电阻体式空气流量测量装置100用的连接器端子103与压力检测部150用的连接器端子151各自独立构成。一般来说发热电阻体112采用使用鉑制成的金属线等，在用于内燃机时需要电池电压(大概12V)。与此相对，因为压力检测装置是由半导体技术制造的非常小的传感元件，所以可以用ECU的标准电压(约5V)进行驱动。但是，例如若发热电阻体112采用与压力检测部150一样的半导体技术制成，则不需要电池电压，就可以用ECU的标准电压进行驱动，就能够以发热电阻体式空气流量测量装置100和压力检测部150共用电源电压端子300和接地端子301，可以有助于减少零件数目。另外，可以减小设置有连接器端子的连接器部的尺寸。

将上述实施例的特点列出如下。

具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部及检测吸气管201内的压力的压力检测部150，在将空气流量测量部***吸气管201内时通过与吸气管路构成部件200间形成的间隙向压力检测部150导入吸气管201内的压力。

具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部及检测吸气管201内的压力的压力检测部150，向压力检测部150导入吸气管201内的压力的压力导入部152在向吸气管201内***空气流量测量部时与吸气管路构成部件200间产生的间隙153开口。此时，在压力导入部朝向间隙153的开口部设置使间隙153变大而形成的(向远离间隙153的方向凹陷)凹部113。

间隙153形成在吸入空气流量测量装置的外表面与在吸气管路构成部件200的厚度方向上形成的面(缺口面)之间，其中所述吸入空气流量测量装置在将空气流量测量部***吸气管201内时朝向相对于该***方向正交的方向；所述在吸气管路构成部件200的厚度方向上形成的面位于为了将空气流量测量部***吸气管201内而形成在吸气管路构成部件200上的开口部155上。

最后，图8表示了在电子燃料喷射方式的内燃机上适用本发明的一个实施例。从空气净化器54吸入的吸入空气67经过具备***发热电阻体式空气流量测量装置100的机身53、吸入导管55、具有节流阀体58及供给燃料的喷射器60的入口多支管59，被吸入发动机汽缸62。另一方面，在发动机汽缸62中产生的气体63通过排气多支管64被排出。

从发热电阻体式空气流量测量装置100的电路模块52输出的空气流量信号与压力信号、来自温度传感器的吸入空气温度信号、从节流阀角度传感器57输出的节流阀角度信号、从设置在排气多支管64上的氧浓度计65输出的氧浓度信号以及从发动机转速计61输出的发动机转速信号等，被输入给控制单元66，控制单元66对这些信号逐次进行运算求出最佳的燃料喷射量与空载空气控制阀开度，用计算出的值控制所述喷射器60及空载控制阀56。

Claims (5)

1.一种吸入空气流量测量装置，是将测量吸气管内吸入空气流量的空气流量测量装置和检测吸气管内压力的压力检测装置一体构成的装置，所述空气流量测量装置构成为从形成在吸气管上的***口***到吸气管内，其特征在于：

所述吸入空气流量测量装置具有向所述压力检测装置导入吸气管内压力的压力导入部，

所述压力导入部的入口开口面被设置成，在所述空气流量测量装置从***口***吸气管内时，在与***口壁面相对的所述空气流量测量装置的外周面和***口壁面之间产生的间隙开口，

通过所述间隙向所述压力检测装置导入吸气管内的压力。

2.如权利要求1所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于：

所述入口开口面的位置，在从吸气管的径向观察时位于由吸气管路构成部件构成的吸气管路内壁面的外侧的位置。

3.如权利要求2所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于：

所述压力导入部具有由管路构成的导入路，

所述导入路在设置于吸入空气流量测量装置主体的外壁面上的凹部临时开口，通过该凹部导入压力。

4.如权利要求1所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于：

所述吸入空气流量测量装置具有凸缘部，所述凸缘部用于在将所述空气流量测量装置从***口***吸气管内的状态下使用螺钉进行固定，

所述压力检测装置的压力检测部设置于所述凸缘部。

5.一种内燃机的燃料喷射***，其特征在于：

使用如权利要求1至4的任一项所述的吸入空气流量测量装置。

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