JP2012058044A

JP2012058044A - 熱式流体流量測定装置

Info

Publication number: JP2012058044A
Application number: JP2010200451A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Hio; 真之日尾; Takeshi Morino; 毅森野; Hiroki Okamoto; 裕樹岡本
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-03-22
Also published as: US20130152675A1; EP2615429A1; WO2012032901A1; CN103069256A; EP2615429A4

Abstract

【課題】熱式流体流量測定装置、及び、周辺部品から吸気温度検出素子への熱影響を抑制し、高い精度で吸気温度を検出する熱式流体流量測定装置を提供する。
【解決手段】主通路２の内部に挿入され主通路を流れる空気流７の一部を取り込む副通路８と、副通路の一部を構成するベース部材５と、ベース部材に支持され副通路内に配置された流体流量を検出するための流量検出素子１１と、流量検出素子と電気的に接続され副通路の一部を構成するモールド部材４に形成された回路室２１に収納された回路部１０と、を有する熱式流体流量測定装置において、副通路の外部であり、かつ、モールド部材の空気流流れの上流側端面に吸気温度を検出するための吸気温度検出素子９を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は熱式流体流量測定装置に係り、特に内燃機関の吸入空気を測定に好適な熱式流体流量測定装置に関する。

熱式流体流量測定装置は、自動車などの内燃機関の電子制御燃料噴射装置に設けられ、吸入空気量を測定する。近年では、流体の一部が流れる副通路を備えたものが主流になっており、副通路の内部には、吸気温度検出素子と感温抵抗体などの流量検出素子が設けられている。また、従来では、特開２００６−２３４７６６号公報に記載のように周囲の空気の温度を測定することを目的とした吸気温度検出素子が副通路内部に設置されているものがある。

特開２００６−２３４７６６号公報

前述したように、従来、熱式流体流量測定装置における吸気温度検出素子は、副通路内に設置してある。このように、副通路内に吸気温度検出素子を設置することで副通路内の吸入温度を精度良く測定できるが、一方で、吸気温度検出素子に空気が当たることで、副通路内の空気の流れが乱れてしまうため、吸入空気量を正確に測定できないという課題があった。

また、副通路の外側に吸気温度検出素子を設置すると、以下の課題が生じる。第一に発熱した吸気管や装置内部の回路等の、周囲からの熱影響を受け易くなる。そのため、吸気温度検出素子が周囲の熱影響を受けると、正確な吸気温度の測定ができなくなる。

次に、組立等の作業時に作業者が誤って吸気温度検出素子に接触してしまい、吸気温度検出素子の精度に影響を与えてしまう。

また、吸気温度検出素子の設置場所によっては、吸気管内部における吸気温度検出素子が占める有効断面積が増える。そのため、圧力損失を増加させることなく吸気温度検出素子を設置できる設置場所は限定されてしまう。

そこで、本発明の目的は、吸気温度検出素子の設置による副通路内の空気流れの乱れを回避し、かつ、吸気温度を精度良く測定できる熱式流体流量測定装置を提供するものである。

上記課題を解決すべく、主通路の内部に挿入され前記主通路を流れる空気流の一部を取り込む副通路と、前記副通路の一部を構成するベース部材と、前記ベース部材に支持され前記副通路内に配置された流体流量を検出するための流量検出素子と、前記流量検出素子と電気的に接続され前記副通路の一部を構成するモールド部材に形成された回路室に収納された回路部と、を有する熱式流体流量測定装置において、前記副通路の外部であり、かつ、前記モールド部材の前記空気流流れの上流側端面に吸気温度を検出するための吸気温度検出素子を設けた。

本発明は、流体流量測定装置、及び、周辺部品から吸気温度検出素子への熱影響を抑制することができ、高い精度で吸気温度を測定できる。さらに、吸気温度検出素子の設置による副通路内の空気流れの乱れを回避できる。

本発明の熱式流体流量測定装置の一実施形態を示す正面図。図１の断面Ａ−Ａ。図１の断面Ｂ−Ｂ。熱式流体流量測定装置。窪み部の拡大図。

以下の、本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１は、熱式流体流量測定装置１をボディ３に取り付けた取り付け図である。

熱式流体流量測定装置１は、主通路２を形成するボディ３に挿入される。また、熱式流体流量測定装置１はモールド部材４とベース部材５とカバー部材６から構成されており、これらの部材により主通路２を流れる空気流７の一部を取り込む副通路８が形成される。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は熱式流体流量測定装置１である。図５は、吸気温度検出素子９が搭載される窪み部１３の拡大図である。

熱式流体流量測定装置１は、内部にベース部材５に支持された回路部１０と流量検出素子１１を設置している。また、回路部１０はモールド部材４に形成された空間である回路室２１に収納されており、流量検出素子１１は副通路８内部に配置されている。そして、流量検出素子１１は回路部１０とワイヤーボンディングなどによって電気的に接続されている。

副通路８は空気流７の流れの上流側に開口した流入口より主通路２を流れる空気流７の一部を取り込み、図２に示すように、流入口から流入した流体は、流量検出素子１１の位置までの間に、流れ方向が１８０度変向される。この構成により、流体中に含まれるダスト，汚損物質，水などは、慣性力により、副通路８の壁に衝突し、運動エネルギーを失い、流量検出素子１１への直接の衝突を大幅に低減することができ、熱式流体流量測定装置１の信頼性を向上することができる。

また、エンジン周りの環境下においては、近年の可変式バルブタイミングの採用などの理由により、主通路２を流れる空気流７は、常に安定している訳ではなく、脈動が発生し、場合によっては、エンジン側からの流れとなる逆流が発生する。

このような状況下でも精度よく流量を検出するには逆流側に出口を形成し（図示せず）、上流側，下流側何れの方向に対してもできるだけ対称な副通路８が有効である。

このとき、副通路８に面した領域に吸気温度検出素子９を配置してしまうと、前述したように、副通路８に取り込まれた空気流の流れは吸気温度検出素子９に当たって乱されてしまい、流量検出素子１１で検出される空気流量の精度が悪くなってしまう。

そこで、熱式流体流量測定装置１には、回路部１０及び流量検出素子１１の近傍、かつ、上流側端面１２に、下流方向に凹み形状をもつ窪み部１３を有している。その窪み部１３の上流側端面１２から垂直方向の空間に、吸気温度検出素子９が設置した。

これにより、従来、副通路８の内部に設置されていた吸気温度検出素子９を、副通路８の外部に設置することで、吸気温度検出素子９に当たって乱された空気流が、副通路８の内部に設置される流量検出素子１１に到達することを回避できる。これによって、主通路２を流れる空気流７を、精度良く検出できる。

また、吸気温度検出素子９を流量検出素子１１の近傍に設置することで、流量検出素子１１に到達する空気の空気温度と同程度の空気温度を測定することができるため、精度の良い温度補正を行うことができ、より正確な流量検出が可能となる。

さらに、吸気温度検出素子９を上流側端面１２に設置することで、熱式流体流量測定装置１のモールド部材４，ベース部材５，カバー部材６、及び、回路部１０から発せられる熱は、空気流７によって下流側に流されるため、上記部材からの熱影響を回避でき、正確な吸気温度を検出できる。

また、吸気温度検出素子９を回路部１０の近傍に設置することで、回路部１０と吸気温度検出素子９を接続するターミナル１４を、比較的に短くすることができるため、製造精度の向上と材料費の削減との２つの効果から、コスト削減が可能になる。

窪み部１３は、モールド部材４とベース部材５とカバー部材６で構成されるが、窪み部１３のモールド部材４には、スロープ１５が設けてある。スロープ１５によって、窪み部１３を流れる空気の流速が上がるため、吸気温度検出素子９は、周囲からの熱影響を受けづらくなる。

窪み部１３のベース部材５とカバー部材６には、それぞれリブ１６が設けてある。リブ１６によって、熱式流体流量測定装置１の剛性強度が増す。さらに、窪み部１３をリブ１６で囲う構造にすることで、組立等の作業時に、作業者が誤って吸気温度検出素子９に接触してしまうことを防止している。

リブ１６には貫通穴１７が設けてある。貫通穴１７を設けることで、窪み部１３に到達した空気は貫通穴１７を通り抜けて主通路２に排出されるため、窪み部１３の空気流れが促進され、吸気温度検出素子９は、周囲からの熱影響を受けづらくなる。

また、リブ１６の上流部には、装置中心から装置外側へ向かう面取り１８を有している。これによって、リブ内側１９の空気と比べて、リブ外側２０の空気の流速は速くなるため、圧力が小さくなる。すなわち、リブ内側１９とリブ外側２０とを流れる空気に、圧力差が生まれる。したがって、この圧力差により、貫通穴１７を通って、リブ内側１９からリブ外側２０への空気の排出が促進される。つまり、窪み部１３の空気流れが促進され、吸気温度検出素子９は、周囲からの熱影響を受けづらくなる。

本発明は、前述した実施例による熱式流体流量測定装置の他に、温度測定装置，湿度測定装置，ガス測定装置などさまざまな測定装置に適応できる。

１熱式流体流量測定装置
２主通路
３ボディ
４モールド部材
５ベース部材
６カバー部材
７空気流
８副通路
９吸気温度検出素子
１０回路部
１１流量検出素子
１２上流側端面
１３窪み部
１４ターミナル
１５スロープ
１６リブ
１７貫通穴
１８面取り
１９リブ内側
２０リブ外側
２１回路室

Claims

主通路の内部に挿入され前記主通路を流れる空気流の一部を取り込む副通路と、前記副通路の一部を構成するベース部材と、前記ベース部材に支持され前記副通路内に配置された流体流量を検出するための流量検出素子と、前記流量検出素子と電気的に接続され前記副通路の一部を構成するモールド部材に形成された回路室に収納された回路部と、を有する熱式流体流量測定装置において、
前記副通路の外部であり、かつ、前記モールド部材の前記空気流流れの上流側端面に吸気温度を検出するための吸気温度検出素子を設けたことを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項１に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記モールド部材の前記空気流流れの上流側端面には、前記空気流の下流側方向に凹んだ形状をもつ窪み部を有しており、前記窪み部に前記吸気温度検出素子を設けたことを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項１に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記吸気温度検出素子は、前記回路部の近傍に設けられたことを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項１に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記吸気温度検出素子は、前記流量検出素子の近傍に設けられたことを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項２に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記窪み部は、前記空気流流れの下流方向に向けて絞り形状を有していることを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項２に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記窪み部に設けられた前記吸気温度検出素子は、前記ベース部材および前記副通路の一部を構成するカバー部材によって囲まれていることを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項６に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記ベース部材および前記カバー部材のうち前記吸気温度検出素子を囲んでいる部分には少なくとも１つ以上の貫通穴が設けられていることを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項７に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記ベース部材および前記カバー部材のうち前記吸気温度検出素子を囲んでいる部分には少なくとも１つ以上の面取りが設けられていることを特徴とする熱式流体流量測定装置。
請求項８に記載の熱式流体流量測定装置において、
前記面取りは、前記空気流が前記ベース部材および前記カバー部材の外側を流れるように面取りがされていることを特徴とする熱式流体流量測定装置。