CN101441097A - 流量测定装置 - Google Patents

Abstract

为防止用于测定空气流量的流量测定装置的流量测定元件因灰尘进入吸气管内而产生破损，本发明提供一种流量测定装置，其具有配置于流体流动的主通路内的副通路(8)和在一面侧上设有用于测定流量的发热电阻体的图案且配置在副通路内的平板状部件(5)，平板状部件上设有发热电阻体图案的面(5a)沿着副通路内的流体流配置，在平板状部件的面(5a)和副通路的通路形成面(8d)之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部(8a)；在平板状部件的面(5a)的相反侧的面(5b)和副通路的通路形成面(8c)之间构成背面侧流体通路部(8b)，其中，在平板状部件的上游侧端部设有引导部(13)，该引导部将与该端部碰撞的灰尘引导向背面侧流体通路部(8b)侧。

Description

流量测定装置

技术领域

本发明涉及一种流量计，尤其涉及一种构成汽车发动机的吸气***，检测其吸气量，从而更加适于控制的流量测定装置。

背景技术

作为测量空气流量的流量测定装置，公知的是加热控制发热电阻体从而通过发热电阻体的放热量来测量流量的装置，以及加热控制发热电阻体从而通过配置在发热电阻体附近的感温电阻体的温度变化来测量流量的装置。流量测定装置安装在车辆的吸气管的一部分上，起到测定吸入空气流量的作用。一般在吸气管内设有空气过滤器，流入吸气管内的空气中所包含的灰尘被该空气过滤器除去。但是，由于灰尘的大小也存在通过空气过滤器的灰尘，或者由于空气过滤器更换后的安装不当而使灰尘进入吸气管内的情况。如果油门的踏入量增加，则存在着进入吸气管内的灰尘与流体一起被加速到数十m/s，并到达流量测定装置的副通路内的情况。在配置于副通路内的流量测量元件上存在非常薄的部分，所以考虑到由于灰尘的碰撞而造成破坏的可能性。另外，如果进入吸气管内的灰尘附着在流量测定装置的流量测量元件上，则需要考虑流量测量元件的放热特性变化从而引起输出特性变化的可能性。

作为一种保护流量测量元件不受进入吸气管内的灰尘的影响，防止因污损而引起的经时劣化的结构，公知有一种以使流量检测部处于下面侧的方式而相对于流体的流动方向设置20～60度的角度来配置感热电阻体的感热式流量测定装置(参照专利文献1)。另外，公知有一种以使传感部分的相反部分朝向上游的方式而相对于流路的轴向倾斜角度α来安装流量测量元件的流量测定装置(参照专利文献2)。

专利文献1：日本实公平6—020974号公报

专利文献2：日本特开2003—262144号公报

在现有技术中，虽然有保护流量测量元件不受灰尘影响的效果，但由于将流量测量元件的配置面相对于流向隐藏的方式构成，所以关于本来应该测量的流量，存在着因为流体的剥离涡旋等而难以实现稳定测定的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐灰尘性优良、难以产生特性误差且可靠性高的流量测定装置。

为了达成上述目的，本发明的流量测定装置具有副通路和平板状部件，所述副通路配置在流体流动的主通路内，所述平板状部件在一面侧设有用于测定流量的发热电阻体的图案，并且所述平板状部件配置在所述副通路内，所述平板状部件上设有所述发热电阻体的图案的面沿着所述副通路内的流体流配置，在所述平板状部件的所述面和所述副通路的通路形成面之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部，在所述平板状部件的所述面的相反侧的面和所述副通路的通路形成面之间构成背面侧流体通路部，其中，在所述平板状部件的上游侧端部设有引导部，该引导部将冲撞到该端部上的灰尘引导向所述背面侧流体通路部侧。

本发明如下构成。

根据本发明，能够抑制灰尘在平板状部件的上游侧端部被撞回之后，随着流体的流动而流向平板状部件上设有发热电阻体图案的面侧，也能够防止由发热电阻体图案之外部件构成的流体测量元件的破损或污损。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的流量测定装置的纵剖面图和A—A截面放大图；

图2是为了确认未实施本实施例的情况下的灰尘的轨迹形态而实施的CAE解析的粒子分布图；

图3是为了确认实施了本实施例的情况下的灰尘的轨迹形态而实施的CAE解析的粒子分布图；

图4是表示改变了图1所示的一个实施方式的突起结构的情况下的流量测定装置的纵剖面图；

图5是表示改变了图1和图4所示的一个实施方式的突起结构的情况下的流量测定装置的纵剖面图；

图6是本发明的一个实施方式的突起结构的放大图；

图7是表示改变了图1、图4和图5所示的突起结构的情况下的放大图；

图8是表示使用了本发明的流量测定装置的电子燃料喷射方式的内燃机的具体结构例的附图。

符号说明：

1—连接器接线柱；2—连接器；3—模块支承部；4—外壳框体；5—电路(电路基板)；6—流量测量元件；7—旁路模(bypass mould)；8—副吸气通路；9—吸气通路；10—固定螺丝；11—结合垫(bonding pad)；12—结合线(bonding wire)；13—设置在电路基板上游侧面上的突起；13A—流路的引导面；13B—流路的非引导面；14—灰尘、尘埃等；15—机身；29—吸入空气；30—副通路内流体；100—空气滤清器；101—流量测定装置；103—吸气管；104—节流阀体；105—喷射器；106—岐管；107—发动机汽缸；109—排气岐管；111—节流阀角度传感器；112—氧浓度计；113—发动机旋转速度计；114—控制单元；115—空转空气控制阀。

具体实施方式

本发明的具体结构如下所述。

本发明是一种流量测定装置，其具有副通路和平板状部件，所述副通路配置于流体流动的主通路内，所述平板状部件在一面侧设有用于测定流量的发热电阻体的图案，并且所述平板状部件配置在所述副通路内，所述平板状部件上设有所述发热电阻体的图案的面沿着所述副通路内的流体的流动配置，在所述平板状部件的所述面和所述副通路的通路形成面之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部，在所述平板状部件的所述面的相反侧的面和所述副通路的通路形成面之间构成背面侧流体通路部，在这样的流量测定装置中，在所述平板状部件的上游侧端部设有倾斜面，所述倾斜面以从所述发热电阻体图案侧流体通路部侧面向所述背面侧流体通路部侧的方式倾斜。

此时，所述平板状部件也可以是构成将所述发热电阻体的图案电连接的电路的电路基板。

另外，还可以具有将所述发热电阻体的图案电连接的电路和内置所述电路的外壳框体部，对所述倾斜面与所述外壳框体部一体成型加工。

另外，所述副通路在所述流体测量元件的上游侧至少具有一个弯曲部，所述倾斜面可以设置成覆盖所述平板状部件的位于所述副通路内的上游侧端部部分中所述弯曲部外周侧的一部分。

另外，所述倾斜面可以采用比所述平板状部件软质的部件形成。

另外，所述倾斜面可以由所述平板状部件的上游侧端部形成。

(实施例)

本发明相关的以下的实施例涉及一种用于测定吸入到汽车用内燃机中的空气流量的流量测定装置，其是一种防止因混在吸入的空气中而在吸气管内流动的灰尘等异物而造成流量测量元件破损，并且能够进行稳定的流量测定的结构的流量测定装置。在以下的说明中，将灰尘等异物简单称为灰尘来进行说明。

对本发明的实施例进行具体说明。

图1是表示本发明的一个实施例的流量测定装置的主视图(A)以及A—A截面放大图(B)。按照图1对本实施例的构成部件进行说明。

具有用于将电路5和外部设备电连接的连接器接线柱1的连接器2、用于将流量测定装置固定在流体管路构成部件即机身15上的模块支承部3以及支承电路5的外壳框体部4通过塑料模一体成型。连接器接线柱1通过形成于电路5的端部上的结合垫11和结合线12而电连接。

电路5在作为平板状部件的基板上配置电路元件，作为由配线连接的电路基板而构成。

流量测量元件6由作为平板状部件的基板和在该基板上通过薄膜形成工序而形成的发热电阻体等电阻体图案构成。流量测量元件6的基板面以与电路5的基板面基本平行的方式被固定在电路5上。电路5被内置于外壳框体部4，且以相对于在副吸气通路内流动的流体30的流动方向平行的方式被固定。而且，在本实施例中，流体30为空气。

此时，电路5上设有发热电阻体图案的面5a以沿着副吸气通路8内的流体的流动的方式被配置，电路5上的发热电阻体图案构成面5a和副吸气通路8的通路形成面8d之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部8a，在电路5上的发热电阻体图案构成面的相反侧的面5b和副吸气通路8的通路形成面8c之间构成背面侧流体通路部8b。即，以在电路5的两面5a、5b上流动流体的方式构成。

并且，在电路5的上游侧的端部(侧面)上，如图1(B)所示，作为突起13而构成有将碰触到侧面的流体引导向电路5的背面(背侧)的引导部。这里，所谓电路5的背面(背侧)5b是指与形成有流量测量元件6的一侧的基板面5a相反的一侧的基板面，也称为背面(背面侧)。相对于此，将设有流量测量元件6的一侧的基板面5a称作流量测量元件构成面或表面。

突起13的非引导面13B由平行于流量测量元件6侧的平面的面构成。突起13的引导面13A为了将流体引导向电路5的背面，相对于流体流具有一定角度，该角度构成为流体流碰触到引导面13A的角度。即突起13具有构成引导面13A的倾斜面。作为倾斜面的引导面13A以从发热电阻体图案侧的流体通路部8a侧朝向背面侧的流体流通部8b侧的方式倾斜。

突起13以覆盖电路5的上游侧侧面的一部分的方式设置。另外，在本实施例中，突起13与外壳框体部4一体成型加工而成，突起13和电路5的上游侧侧面之间的间隙被设置成流体不能流过的程度。这是为了抑制灰尘14通过该间隙而进入到流量测量元件6侧。并且，电路5的上游侧侧面5c是在沿着构成电路5的电路基板的厚度方向的面之中、在流体的流动方向上位于上游侧的面。在下游侧存在下游侧侧面。

在外壳框体部4上结合有形成了副吸气通路8的旁路模部7。流量测量元件6在被搭载于电路5的状态下，被配置于副吸气通路8中。外壳框体部4以及旁路模部7从构成流体管路的机身15上打开的矩形孔被***到机身15内，利用固定螺丝10而紧固到机身15上。由此，在吸气通路9流动的流向发动机的吸气的一部分分流向副吸气通路8。通过流量测量元件6检测出这些分流的吸气的流量，从而检测出吸入到发动机的空气的全流量。

比如，将上述流量测定装置安装到构成汽车等的内燃机的流体管路的机身15上，且与吸气管一起设置在发动机室内，在该情况下，要考虑灰尘的影响。

这里，利用图2对飞向流量测量元件6的灰尘等的轨迹形态进行说明。图2表示在未实施本发明的情况下，即在电路5的上游侧侧面的附近未设置突起13的情况下通过CAE解析来表示每一定时间的灰尘14的飞行轨迹。

如图2所示，由于副吸气通路8是具有弯曲的结构，所以进入到副吸气通路8内的灰尘14在惯性力的作用下形成朝向外周侧的飞行轨迹。但是，碰撞到电路5的与流体流垂直的上游侧面的灰尘14，在时间T1向与流动相反的方向被较大地撞回，在时间T2相反地被流体流压回而再次朝向电路5。并且，在时间T3，其穿过流量测量元件6的附近而流向下游侧。

即，根据图2，在未设置本实施例的突起13的情况下，能够确认到存在着灰尘14碰撞到流量测量元件6上的可能性。

接下来，为了确认图1所示的实施例的效果，对在电路5的上游侧侧面的附近形成将流体流引导向背面的突起13的情况，实施与上述同样的CAE解析。图3表示在形成了突起13的情况下通过CAE解析来表示每一定时间的灰尘14的飞行轨迹。

如图3所示，由于副吸气通路8是具有弯曲的结构，所以进入到副吸气通路8内的灰尘14在到达电路5之前，由于惯性力的作用而形成朝向外周侧的飞行轨迹。但是，通过在电路5的上游侧侧面设有用于将流体引导向背面的突起13，所以碰撞到突起13的灰尘14不会被撞回向上游侧，能够确认其被引导向电路5的背面。这样，仅通过设置小的突起13就能够抑制灰尘14进入到流量测量元件6部，并且通过取消诱发流体剥离的垂直面而使流体稳定，即能够避免流量测量元件6的特性变得不稳定的情况。因此，成本不会提高，能够确保安装时流量测量元件6的可靠性，能够实现一种可以抑制小型化时的特性变化的流量测定装置。

如上所述，突起13不仅仅是将流体流引导向电路5的背面，也抑制灰尘14被撞回到上游侧，从而灰尘14易于流到电路5的背面侧。在这种情况下，突起13的作用是使灰尘14朝向流向电路5背面侧的流体流跳散开。或者，也可认为灰尘14不会在突起13产生大的跳散，而是乘在流向电路5背面侧的流体中流动的形态。

相对于图1所示的实施例，如图4所示，也可以形成突起13以覆盖在电路5的上游侧侧面中被***到副吸气通路8内的部分的整体。

在由树脂构成的情况下，与覆盖一部分的形状相比，由于由细长的形状构成，所以其存在成形性差的方面，但是在副吸气通路8内的流体30的流速慢的情况下，也可以抑制没有被惯性分离的程度的灰尘14进入流量测量元件6侧。根据这种结构，能够防止流量测量元件6的污损，也就是能够实现一种可以抑制污损劣化而引起的特性变化的流量测定装置。

另外，通过由比构成电路5或流量测量元件6的部件更软质的反弹系数低的部件来构成图1和图4所示的突起13或引导面13A，也能够得到如上所述的效果。如果突起13的反弹系数大，则需要考虑由于流体流的变化而使灰尘14较大地被撞回到上游侧(与流体流相反的方向)的情况，即，在到流量测量元件6的距离变长，再次通过流动而被加速并通过流量测量元件6附近时，存在达到破坏流量测量元件6的流速的可能性。

相对于图1和图4所示的实施例，如图5所示，突起13也可以由与电路5相同的部件形成。与覆盖一部分的形状相比，虽然在技术上变得困难而存在生产率差的方面，但是也能够与上述同样抑制灰尘14进入流量测量元件6侧。通过这种结构，能够防止流量测量元件6的破坏或污损，即能够实现一种可靠性高且能够抑制因污损劣化而产生的特性变化的流量测定装置。另外，在这种结构的情况下，不会存在由于制造上的误差而使突起13和电路5的位置错开的情况，即由于在结构上不存在台阶差或流体流入的间隙，所以在流动的稳定化的方面更加有利。

另外，图1、图4和图5所示的突起13的引导面13A的倾斜角度如图6所示，优选采用相对于副吸气通路8内的流体30的流动为45°以下的角度。由此，可以有效地将灰尘14引导到电路5的背面。不期望突起13相对于副吸气通路8内的流体30的流动大于45°的理由是：碰撞到引导面13A上的灰尘14从突起13被撞回向上游侧，再次被加速的灰尘14进入流量测量元件6侧的可能性变高。

另外，图1、图4和图5所示的突起13的引导面13A如图7所示，优选为相对于副吸气通路8内的流体30的流动呈凹状的曲面。由此，可以有效地将灰尘14引导向电路5的背面。不期望突起13相对于副吸气通路8内的流体30的流动呈凸状的理由是：与图6的结构同样，碰撞到引导面13上的灰尘14从突起13返回向上游侧，从而再次被加速的灰尘14进入流量测量元件6侧的可能性变高。

在以上的说明中，流量测量元件6构成为在被搭载在电路5上的状态下被配置于副吸气通路8内，但是也可以是不将流量测量元件6搭载在电路5上而直接配置的结构。在这种情况下，电路5的“背面”在构成流量测量元件6的基板上对应于与形成电阻体图案的一侧的基板面相反一侧的基板面。或者，也可以考虑代替电路5而将流量测量元件6搭载在其他的支承部件上，并配置在副吸气通路8内的结构。在这种情况下，可以将电路5替换为其他的支承部件，考虑电路5的“背面”。

图8是表示使用了本发明的流量测定装置101的电子燃料喷射方式的内燃机的动作控制***的具体结构例子的附图。

在图8中，从空气滤清器100吸入的吸入空气29通过配置有流量测定装置101的机身15、吸气管103、节流阀体104以及具有供给燃料的喷射器(燃料喷射阀)105的吸入岐管106，被吸入到发动机汽缸107中。然后，在发动机汽缸107中产生的气体108通过排气岐管109而被排放到外部。从流量测定装置101输出的空气流量信号、吸入空气温度信号、从节流阀角度传感器111输出的节流阀角度信号、从设置于排气岐管109的氧浓度计112输出的氧气浓度信号以及从发动机旋转速度计113输出的发动机旋转速度信号等被供给向控制单元114。控制单元114逐次计算被供给的信号，并求得最佳的燃料喷射量和空转空气控制阀开度，使用该值来控制喷射器105和空转空气控制阀115。如果将本发明的流量测定装置101使用在电子燃料喷射方式的内燃机中，则能够测定出正确的流量，也能够对内燃机进行正确的动作控制。

根据上述的实施例能够得到以下的效果。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面设置引导部或倾斜面，其中所述电路基板构成与配置在流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述引导部或倾斜面用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，能够防止灰尘进入流体测量元件侧，也能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面，在弯曲部外侧的延长线上形成突起，其中所述电路基板构成与在流量测量元件的上游侧至少具有一个弯曲部的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，能够有效地防止由于弯曲部而被离心分离了的灰尘进入流体测量元件侧，能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过以覆盖电路基板的流体流方向的上游侧面的一部分的方式设置突起，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向配置有流量测量元件的面的相反的背面侧，由此，具有弯曲，即相对于具有离心分离功能的流量测定装置，在考虑生产率和成形性(长的、细长的形状成形性容易变坏)的同时，也能够防止灰尘进入流体测量元件侧，能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过以覆盖电路基板的流体流方向的上游侧面全部的方式设置突起，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向配置有流量测量元件的面的相反的背面侧，由此，即使在不具有弯曲的副通路，即不具有离心分离功能的流量测定装置中，也能够防止灰尘进入流体测量元件侧，能够防止流体测量元件的破损。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面设置突起，并将其设置成不同于流量测量元件或电路基板的其他部件，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，在考虑生产率的同时，也能够防止灰尘进入流体测量元件侧，并且能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面以软质部件构成突起，并将突起设置成不同于流量测量元件或电路基板的其他部件，使碰撞到突起上的灰尘的动能减少，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，例如因流动的状态而碰撞到突起的灰尘即使流向配置有流量测量元件的面侧，也能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面设置形成流体不会流向突起和流量测量元件或电路基板之间的程度的间隙，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，碰撞到突起的灰尘再次碰撞到电路基板的流通方向的上游侧面，能够防止灰尘、尘埃等进入向流体测量元件侧，也能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面，虽然制造成本、生产率方面存在困难但只要将来能够比较便宜地生产，则将突起做成与流量测量元件或电路基板相同的部件，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，能够防止灰尘进入流体测量元件侧，也能够防止流体测量元件的破损或污损

通过在电路基板的流体流方向的上游侧面，由相对于副通路内的流体流以45°以下倾斜的面或凹上的曲面来形成突起对流体流的引导面，其中所述电路基板构成与配置于流体流动的主通路内的副通路内的流体流平行配置的电路，所述突起用于将副通路内的流体流引导向与配置有流量测量元件的面相反的背面侧，由此，碰撞到突起的灰尘至少不会从突起返回向上游侧。即能够防止灰尘进入向流体测量元件侧，也能够防止流体测量元件的破损或污损。

通过形成难以受到灰尘影响的流量测定装置，能够提供一种可靠性高的内燃机的动作控制***。

Claims (6)

1.一种流量测定装置，其具有副通路和配置在所述副通路内的平板状部件，所述副通路配置在流体流动的主通路内，所述平板状部件在一面侧设有用于测定流量的发热电阻体的图案，所述平板状部件上设有所述发热电阻体的图案的面沿着所述副通路内的流体流配置，在所述平板状部件的所述面和所述副通路的通路形成面之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部，在所述平板状部件的所述面的相反侧的面和所述副通路的通路形成面之间构成背面侧流体通路部，

所述流量测定装置的特征在于，

在所述平板状部件的上游侧端部设有倾斜面，所述倾斜面以从所述发热电阻体图案侧流体通路部侧指向所述背面侧流体通路部侧的方式倾斜。

2，如权利要求1所述的流量测定装置，其特征在于，

所述平板状部件是构成对所述发热电阻体的图案进行电连接的电路的电路基板。

3.如权利要求1所述的流量测定装置，其特征在于，

所述流量测定装置具有电连接所述发热电阻体的图案的电路和内置所述电路的外壳框体部，

所述倾斜面与所述外壳框体部一体成型加工。

4.如权利要求1所述的流量测定装置，其特征在于，

所述副通路在所述流体测量元件的上游侧至少具有一个弯曲部，

所述倾斜面被设置成覆盖所述平板状部件的上游侧端部中所述弯曲部外周侧的一部分。

5.如权利要求1所述的流量测定装置，其特征在于，

所述倾斜面由比所述平板状部件软质的部件形成。

6.如权利要求1所述的流量测定装置，其特征在于，

所述倾斜面由所述平板状部件的上游侧端部形成。

7.一种流量测定装置，其具有副通路和配置在所述副通路内的平板状部件，所述副通路配置在流体流动的主通路内，所述平板状部件在一面侧设有用于测定流量的发热电阻体的图案，所述平板状部件上设有所述发热电阻体的图案的面沿着所述副通路内的流体流配置，在所述平板状部件的所述面和所述副通路的通路形成面之间构成流体流动的发热电阻体图案侧流体通路部，在所述平板状部件的所述面的相反侧的面和所述副通路的通路形成面之间构成背面侧流体通路部，

所述流量测定装置的特征在于，

在所述平板状部件的上游侧端部设有引导部，该引导部将冲撞到该端部上的灰尘引导向所述背面侧流体通路部侧。

Images