JP2012058075A - 熱式空気流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】ベース部材の成形時における変形を抑えて寸法精度を確保し、寸法変化による測定精度への影響を少なくし、高精度に空気流量を測定できる熱式空気流量計を得ること。
【解決手段】本発明の熱式空気流量計２００は、内燃機関の吸気通路に配置されるハウジング部材２１１と、ハウジング部材２１１に固定されて吸気通路を通過する空気の一部が流入する副空気通路２０２を有するベース部材２３０とを有し、ベース部材２３０が、合成樹脂材からなる板状の樹脂成形品によって構成されており、回路基板２０５が固定される基板固定部３０１と、基板固定部３０１の先端部に形成される副通路構成部３０２との間に、ベース部材２３０の強度を向上させる補強構造体２３１が一体に形成された構成を有する。これにより、樹脂で成形されたベース部材２３０の強度を確保し、成形時におけるベース部材２３０の反り変形を抑える。
【選択図】図６

Description

本発明は、空気の流量を計測する熱式空気流量計に係わり、例えば内燃機関の吸気管に取り付けられてエンジンに供給される吸入空気の流量を計測する熱式空気流量計に関する。

内燃機関に供給される吸入空気の流量を計測する熱式空気流量計は、内燃機関の吸気系の一部に装着されて使用される。熱式空気流量計は、例えば発熱抵抗体等の流量検出素子を発熱させて、その空気への放熱量から通過空気の流量を計測する構造を有している。したがって、長期の使用における汚損物等からの流量検出素子の保護と流量計測精度の確保を考慮する必要がある。更に、内燃機関の吸気管においては、エンジンの吸排気バルブの開閉に伴い吸入空気流量は脈動流下に配置されることとなり、吸気管の共振時に発生する逆流等の吸気脈動に対する考慮も必要となる。

このため、内燃機関に用いられる従来の熱式空気流量計では、特許文献１に記載されているように、副空気通路内に流量検出素子を配置し、汚損物や逆流等からの流量検出素子を保護することが行われている。更に近年では排気ガスのクリーン化や、燃費向上の面から、吸入空気流量の高精度計測が求められており、吸気管内に発生する逆流をも正確に計測する熱式空気流量計が必要となっている。

また、本発明に記載するリブ構造を持つ熱式空気流量計としては、片持ち構造素子の耐震性補強のために素子裏面にリブを設ける構造は特許文献２に記載のような特開平5-302839号で提案されている。更に、射出成型時のひけに対する変形の対策例として、特許文献３に記載のような特開2002-107201号が挙げられる。これはリブを設けることで射出成型時に発生するひけを低減し、これにより対向面の平面度を向上させることで、流量計の吸気系への挿入部から空気が漏れることを防止するものである。

特許3523022号公報 特開平5-302839号公報 特開2002-107201号公報

熱式空気流量計は、副空気通路内に検出素子を配置した状態で逆流も計測するため、熱式空気流量計の副空気通路には、曲がり通路部や絞り形状等の複雑な構造が要求される。一方で、市場からは熱式空気流量計の低コスト化も同時に求められている。つまり、複雑な構造を求められながら、同時に低コスト化も図るという、相反する課題を克服する必要がある。

副空気通路が複雑化すると構成部品点数を多くして、それを組合せることで副空気通路を構成する案がある。しかしながら、部品点数を多くすることはコストアップに繋がり、低コスト化を達成するためには部品点数を増やさずに複雑な構造を構成する必要がある。そうすることで、部品費低減の他に、組立工数低減が可能となり熱式空気流量計の低コスト化、或いはコストアップを抑えることが可能となる。

特許文献１に示した構造を例にとると、熱式空気流量計の主な構成部品としては、１）流量検出素子 ２）ハウジング ３）基板回路 ４）金属製ベース ５）副空気通路部材 ６）カバー の計６部品から構成されている。

このうち、主に副空気通路を構成する部品は、金属ベースの一部分と、副空気通路部材の２部品である。副空気通路部材においては樹脂成形により造られるため複雑な通路構造を構成し易い。

しかし、金属ベースにおいては、一部は副空気通路を形成するが、他の部分においては、回路基板やハウジング等を接着固定する機能を合わせ持つ部品である。また、金属ベースは平板状の金属材からプレスにより形成されているため、接着等のために平面を保つには有利となるが、複雑な副空気通路を構成には不向きである。

したがって、金属製ベース部材により構成される副空気通路部分のみを副空気通路部材と同様に樹脂で成形することも考えられるが、副空気通路内に流量検出素子を配置するために、この部分を新たに別部品としなければならず、結果として、部品点数の増加と組立工数の増加を招き、熱式空気流量計のコストアップは避けられない。

これらの課題に対応するために、金属製ベースを樹脂成形により、樹脂ベースとすることが考えられるが、複雑な構造となる副空気通路部分は樹脂が厚肉となり易く、回路基板やハウジング等を接着固定する部分は薄肉が望まれる。

そこで、この厚肉部と薄肉部を同一の成形部品とすると、成形時に厚肉部と薄肉部の熱収縮差が不均一となり、厚肉部と薄肉部の境で反り現象が起こるおそれがある。この反り変形は、ハウジングや回路基板の接着性に不具合が生じるばかりでなく、反り量のばらつきは流量計測部の形状ばらつきにもなり、その結果として流量計測精度にもばらつきが生じるといった新たな課題を生じる。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベース部材の成形時における変形を抑えて寸法精度を確保し、寸法変化による測定精度への影響を少なくし、高精度に空気流量を測定できる熱式空気流量計を提供することである。

上記課題を解決する本発明の熱式空気流量計は、内燃機関の吸気通路に配置されるハウジング部材と、ハウジング部材に固定されて吸気通路を通過する空気の一部が流入する副通路を有する板状のベース部材と、副通路に配置される流量検出素子と、流量検出素子に電気的に接続されて流量検出素子の放熱量を入力して空気流量に応じた信号を出力する回路基板とを有する熱式空気流量計であって、ベース部材は、合成樹脂製材料からなり、回路基板が固定される基板固定部と、基板固定部の先端部に連続して一体に形成されてハウジング部材との協働により副通路を構成する副通路構成部と、少なくとも基板固定部と副通路構成部との間の連結部分に設けられてベース部材の強度を向上させる補強構造体とを有することを特徴としています。

本発明の熱式空気流量計によれば、ベース部材は合成樹脂製材料からなり、回路基板が固定される基板固定部と、基板固定部の先端部に連続して一体に形成されてハウジング部材との協働により副通路を構成する副通路構成部と、少なくとも基板固定部と副通路構成部との間の連結部分に設けられてベース部材の強度を向上させる補強構造体を有しており、補強構造体によって平板状のベース部材の強度が向上されている。

したがって、樹脂厚がほぼ一定の薄肉部からなる基板固定部と、副通路を形成するために厚肉部が存在する副通路形成部とを有するベース部材の成形時に薄肉部と厚肉部との間で熱収縮差が不均一な状態が発生した場合でも、厚肉部と薄肉部の境で生じるベース部材の反り変形を抑えることができる。

したがって、反り変形に起因したハウジング部材への取り付けの不具合や回路基板の取り付けの不具合を防ぐとともに、流量計測精度のばらつきも防止することができる。

熱式空気流量計を示す断面図。 図１の部品展開図。 従来のベース部材を示す図であり、（ａ）は、ベース部材をハウジング部材との接合面側から示した図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 薄肉部と厚肉部との冷却時間の差を説明する図であり、（ａ）は、図３（ｂ）に相当する断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部をそれぞれ拡大して示す図。 ベース部材に発生する反り変形の一例を示す図であり、（ａ）は、図３（ｂ）に相当する断面図、（ｂ）は、（ａ）の要部をそれぞれ拡大して示す図。 一実施例を示す図であり、（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、（ｃ）は平面図。 他の実施例を示す図であり、（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 さらに他の実施例を示す図であり、（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。 さらに他の実施例を示す図であり、（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、（ｃ）は平面図。 さらに他の実施例を示す図であり、（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、（ｃ）は平面図。 熱式空気流量計の動作原理を示す図。 内燃機関の制御システムを示す図。

本発明の実施例を以下の図面に従い詳細に説明する。

まず、最初に吸入空気計測装置の一例として、発熱抵抗体を使った代表的な熱式空気流量計の動作原理について説明する。

図１１は、熱式空気流量計の動作原理を示す概略構成回路図である。

熱式空気流量計の駆動回路は大きく分けてブリッジ回路とフィードバック回路から成り立っている。吸入空気流量の測定を行うための発熱抵抗体ＲＨ、吸入空気温度を補償するための感温抵抗体ＲＣ及びＲ１０、Ｒ１１でブリッジ回路を組み、オペアンプＯＰ１を使いフィードバックをかけながら発熱抵抗体ＲＨと感温抵抗体ＲＣの間に一定温度差を保つように発熱抵抗体ＲＨに加熱電流Ｉｈを流して空気流量に応じた出力信号Ｖ２を出力する。つまり流速の速い場合には発熱抵抗体ＲＨから奪われる熱量が多いため加熱電流Ｉｈを多く流す。これに対して流速の遅い場合には発熱抵抗体ＲＨから奪われる熱量が少ないため加熱電流Ｉｈも少なくてすむ。

次に、本発明の熱式空気流量計の構成について図１を用いて説明する。
吸気管構成部材２５１により構成される主空気通路２５０は、図左側がエアクリーナ側（図示無し）であり、右側がエンジン側（図示無し）となる。空気の流れ方向としては、図左側から図右側の空気の流れが順方向の空気の流れであり、一般的に順流２５２と呼ばれ、通常にエンジンに吸入される空気の流れとなる。

これに対して、図右側から左側への空気の流れが逆方向の流れであり、一般的に逆流２５３と呼ばれる空気の流れである。このような逆流２５３は、通常のエンジン運転状態では発生し難いが、エンジンの吸排気バルブの開閉により吸入空気が脈動し、スロットルバルブ（図示無し）が大きく開いた高負荷状態で、更にエンジン回転数周期と吸気管の固有振動数のｎ次波が同期すると吸気脈動の脈動振幅が大きくなり、逆流２５３が発生することが一般的に知られている。

近年は、排ガス規制や低燃費化のために、吸入空気流量を高精度に計測することが要求されており、熱式空気流量計においては、この逆流２５３の空気流量も計測する、吸入空気流量の高精度計測の要求が高い。

図１に記載の熱式空気流量計２００においても、流量検出素子２０１には、吸入空気流量を計測するだけでなく、流れの方向をも検出し、順流２５２の空気流量と、逆流２５３の空気流量を区別して計測する機能を持つものを使用している。なお、順流２５２と逆流２５３の計測方法に関しては、公知の技術を用いるものであり、本発明では説明を省略する。

流量検出素子２０１は、副空気通路（副通路）２０２内に設置されている。副空気通路２０２は、順流方向に対向して通路入口２０３が開口し、逆流方向に対向して通路出口２０４が開口しており、それぞれの空気流れを副空気通路２０２内に導入しやすい通路構造となっている。流量検出素子２０１は、熱式空気流量計２００の駆動回路を構成する回路基板２０５上に、ＩＣチップ等の電子回路部品２０６と同様に機械的に固定されて、電気的にも接続されている。

回路基板２０５は、アルミワイヤ２０７を介してコネクタ端子２０８と電気的に接続されており、電源やグラウンドの入力を得ると同時に、空気流量信号を外部へ出力する構成を有している。熱式空気流量計２００は、ネジ２０９等の固定部材によって、吸気管構成部材２５１に機械的に接続されている。

図２は、図１に記載の熱式空気流量計の部品構成を示す部品展開図である。
熱式空気流量計２００は、主な構成部品として、ハウジング部材２１１、カバー部材２２０、回路基板２０５、ベース部材２３０の計４部品を備えている。

ハウジング部材２１１は、プラスチックなどの合成樹脂製モールド部品、あるいは金属製鋳物部品からなり、所定の板厚を有する略長方形の板状部材によって構成されている。ハウジング部材２１１は、吸気管構成部材２５１内で空気の流れに直交する方向に延出して両平面部が空気の流れに沿う姿勢状態となるように取り付けられ、基端部には吸気管構成部材２５１に固定するためのフランジ部と、回路基板２０５と外部機器とを電気的に接続するためのコネクタ端子２０８が設けられている。

ハウジング部材２１１は、一方のベース部材取付面にベース部材２３０が取り付けられ、他方のカバー部材取付面にカバー部材２２０が取り付けられる。ハウジング部材２１１の基端部側には、ベース部２３０に固定された回路基板２０５の電子回路部品２０６を挿入収容可能な開口穴２１２が形成されており、先端部側でかつカバー部材取付面側にはカバー部材２２０との協働により副空気通路２０２の第２通路部２０２Ｂを形成するハウジング溝部２１３が凹設されている。

ハウジング溝部２１３は、順流方向上流側に配置される短手方向一方側から順流方向下流側に配置される短手方向他方側に向かって順流方向に延在するように形成されており、上流端がベース部材取付面側に貫通して開口し、下流端は短手方向他方側の端部まで連続するように形成されている。そして、カバー部材２２０を、ハウジング部材２１１のカバー部材取付面に接合して組み合わせることで、ハウジング溝部２１３の開放部分を覆い、副空気通路２０２の一部である第２通路部２０２Ｂと通路出口２０４を構成するようになっている。

カバー部材２２０は、樹脂などで成形された板状部材からなり、ハウジング溝部２１３の開放部分を覆う大きさを有している。

回路基板２０５は、流量検出素子２０１に電気的に接続されて流量検出素子２０１の放熱量を入力して空気流量に応じた信号を出力する構成を有している。回路基板２０５には、様々な電子回路部品２０６や導体配線（記号無し）が配置されると共に、流量検出素子２０１も機械的・電気的に回路基板２０５に接続をされており、副空気通路２０２に流量検出素子２０１が晒される構造となっている。

ベース部材２３０は、合成樹脂材からなる板状の樹脂成形品であり、回路基板２０５が接着固定される平板状の基板固定部３０１と、副空気通路２０２の一部である第１通路部２０２Ａを形成する副通路構成部３０２を有している。

基板固定部３０１は、ハウジング部材２１１のベース部材取付面に取り付けた場合に、ハウジング部材２１１の開口穴２１２を閉塞する大きさを有しており、ハウジング部材２１１との間に回路基板２０５を挟み込み、収容するようになっている。

副通路構成部３０２には、ベース部材２３０をハウジング部材２１１のベース部材取付面に接合して組み合わせることで、ハウジング部材２１１との協働により副空気通路２０２の一部である第１通路部２０２Ａを形成するベース溝部２１４が凹設されている。

ベース溝部２１４は、順流方向上流側から下流側に向かって延在するように配置される通路部分２１４ａと、通路部分２１４ａの端部で基板固定部３０１側に向かって折曲される通路部分２１４ｂと、通路部分２１４ｂの端部で折曲されて通路部分２１４ａに沿うように順流方向下流側から上流側に向かって延在する通路部分２１４ｃを有している。ベース溝部２１４は、ハウジング部材２１１を貫通して開口するハウジング溝部２１３の上流端と対向して連通する位置に通路部分２１４ｃの端部が配置されるように形成されている。

図３〜図５は、ベース部材に反り変形が発生する要因について説明する図である。図３は、ベース部材２３０に回路基板２０５が搭載されている状態のみを示した図であり、図３（ａ）は、ベース部材２３０をハウジング部材２１１との接合面側から示した図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４は、薄肉部と厚肉部との冷却時間の差を説明する図、図５は、ベース部材に発生する反り変形の一例を示す図であり、図４（ａ）、図５（ａ）は、図３（ｂ）に相当する断面図、図４（ｂ）、図５（ｂ）は、図４（ａ）の要部、図５（ａ）の要部をそれぞれ拡大して示す図である。

ベース部材２３０は、基板固定部３０１と副通路構成部３０２とが一体となった樹脂部品であり、例えば射出成形などにより成形される。熱式空気流量計２００が自動車用エンジンに用いられる場合、使用環境が苛酷なために、エンジニアリングプラスチックと呼ばれるＰＢＴ（polybutylene terephthalate）樹脂等を使い、射出成形などにより成形することが一般的である。

この射出成形は、樹脂の材料を２５０℃以上の高温で溶かし、圧力を加えて射出して金型に充填させて成形する加工方法であり、成形後に樹脂の温度が冷めるまで待って取り出して樹脂部品として完成するものである。

一般的に基板固定部３０１のような一定の板厚で平板状に延在する平坦部分４０１においては、樹脂厚を厚くすると成形後のヒケと呼ばれる僅かな凹凸が発生してしまう。したがって、このような平坦部分４０１では、樹脂厚は薄肉として成形するのが一般的である。

これに対して、副通路構成部３０２では、平坦部分４０１だけでは無く、平坦部分４０１から垂直に起立する縦壁４０２も構成する必要があり、形状が複雑となる。したがって、副通路構成部３０２では、樹脂厚は一定にならず、前記した薄肉（ｔ１）の平坦部分４０１と比べて、樹脂厚は厚肉（ｔ２）となってしまう（ｔ２＞ｔ１）。つまり、図４に示すように、一つの樹脂部品（ベース部材）で樹脂厚が異なる薄肉部４１１と厚肉部４１２が混在することとなる。

尚、図４では説明がし易いように、回路基板２０５の接着面に対して垂直な壁の部分（縦壁４０２）を厚肉部４１２として記載して説明したが、必ずしもこの壁の部分が厚肉部４１２となるわけではない。

前記したように射出成形の場合は、高温で溶かした樹脂を金型へ射出して成形をするので、樹脂厚が異なる部分が存在すると、成形後に樹脂温度が冷えるまでに時間差が生じてしまう。つまり、図４に示すように、薄肉部４１１では樹脂温度が冷却されたとしても、厚肉部４１２では、樹脂表面は温度が冷めているが樹脂内部では完全に樹脂温度が冷え切っていない現象が生じ、冷却が遅れる部分４１３が発生する。

このように薄肉部４１１と厚肉部４１２との間で樹脂温度が冷えるまでに時間差が発生すると、完全に冷えた状態となったとしても、樹脂の内部に残留応力が残ってしまう。この残留応力が残ると、例えば図５に示すようベース部材２３０の形状が反りと呼ばれる変形を起こすことになってしまうのである。

例えば、図５（ａ）に示すような構成の場合、ベース部材２３０の副通路構成部３０２の図左側は、樹脂の壁となっており、構造的に拘束されている拘束状態５０１となっているのに対して、副通路構成部３０２の図右側は副空気通路２０２を構成するベース溝部２１４によって、構造的には開放されている開放状態５０２となっている。

このため、残留応力の影響により、拘束されている側では固定され、開放となった方向では残留応力が開放となるため、開放側に開くような形状となり、結果的に図５のように拘束された側（図左側）に傾いた形状となってしまい、反りと呼ばれる変形を起こしてしまう。

この反り変形が発生し、その反り量がベース部材２３０ごとにばらついてしまうと、副空気通路２０２の流路面積や、副空気通路２０２の内壁と流量検出素子２０１との距離にばらつきが生じ、流量の計測精度に影響を及ぼすおそれがある。また、ベース部材２３０の反り変形は、ハウジング部材２１１への接合や回路基板２０５の接着性に影響を及ぼすおそれもある。したがって、成形時におけるベース部材２３０の反り変形を可能な限り小さくすることが必要である。

図６は、ベース部材の一実施例を示す図であり、図６（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、図６（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、図６（ｃ）は平面図である。

ベース部材２３０には、ベース部材２３０の強度を向上させる補強構造体として、リブ２３１が設けられている。リブ２３１は、ベース部材２３０と同一の成形方法により、同一樹脂材料を用いて金型でベース部材２３０と同時に成形される。

流量検出素子２０１が配置された回路基板２０５（点線により図示）とベース部材２３０とは接着固定（接着剤の図示は無し）されるが、リブ２３１は、回路基板２０５の接着面と背中合わせ方向となる面に設けられる。すなわち、リブ２３１は、基板固定部３０１のハウジング部材２１１から離反する側に配置される外面に突出して設けられ、回路基板２０５が接着される薄肉な基板固定部３０１と、第１通路部２０２Ａの壁面が構成される圧肉な副通路構成部３０２との連結部分を繋ぐ形で設置される。

本実施例では、リブ２３１は、ベース部材２３０の短手方向中央位置で基板固定部３０１の外面から突出して、基板固定部３０１の基端部から先端部に亘って延在するように形成されている。したがって、例えば図５（ａ）に示したような反りを発生させる残留応力が働いた場合に、リブ２３１が、つっかえ棒のような働きをして、ベース部材２３０の反りを抑えることができる。

図７は、ベース部材の他の実施例を示す図であり、図７（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、図７（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、図７（ｃ）は平面図、図７（ｄ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

本実施の形態において特徴的なことは、補強構造体として、基板固定部３０１から副通路構成部３０２の流量計測部の近傍位置まで延在するリブ２３２を設けたことである。なお、上述の実施例と同様の構成要素には、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。また、図７では、回路基板２０５及び流量検出素子２０１の図示を省略している。

熱式空気流量計２００の流量検出素子２０１を副空気通路２０２に配置する場合、計測流体の安定した流れを計測する必要がある。このため、副空気通路２０２内の断面積が最狭となる最狭部分を流量計測部として、該流量計測部に流量検出素子２０１を配置することが行われており、例えば副空気通路２０２内に絞り部２１５を設けて、一時的に流れを絞り込む方法が取られている。

この絞り部２１５を副空気通路２０２内に設けた実施例が図７に示すものである。絞り部２１５は、図７（ｄ）に示すように、ベース溝部２１４の通路部分２１４ｃの略中央位置で副空気通路２０２内に突出する凸形状を形成し、副空気通路２０２の流路面積を幅方向に狭める構成を有している。

したがって、絞り部２１５の背面となる副通路構成部３０２の外壁部分は凹形状となる。本実施例では、この外壁部分までリブ２３２が延在する構成とした。かかる構成によれば、基板固定部３０１から流量計測部の近傍位置まで、一本の繋がったリブ２３２が通ることになる。したがって、副空気通路２０２内における計測流体の安定化と同時に、ベース部材２３０の更なる強度向上を図ることができる。

上記構成によれば、流量計測部の近傍位置までリブ２３２が延在しているので、流量計測精度のばらつきを抑えることができる。副空気通路２０２内の流量計測部における断面積や、流路壁と流量検出素子２０１との距離等の寸法変化は、流量計測精度に敏感に影響を及ぼす。流量検出素子２０１は、空気の流れを安定させた状態で測定することが好ましく、副空気通路２０２内の最狭の断面積となる位置に設置される。副空気通路２０２の通路入口２０３や通路出口２０４の付近では、流量計測部よりも断面積が広いため、寸法ばらつきが±０．１ｍｍ存在しても通路断面積の変化は少ない。これに対して、通路断面積が最狭部となる流量計測部では、同じ±０．１ｍｍの寸法変化であっても、副空気通路２０２の通路入口２０３等と比較して相対的に断面積の変化が大きくなり、その分、流量計測誤差が大きくなってしまう。もちろん、流量計測部で反りの影響により流れのベクトルが変わってしまえば、それは直接流量計測誤差となってしまうため、流量検出素子２０１付近の寸法変化を少なくすることが流量計測精度の向上に繋がる。本発明の熱式空気流量計２００では、副空気通路２０２内の流量計測部の近傍位置までリブ２３２が延在しているので、流量計測部の剛性が高く、流量計測部の寸法形状の変化を小さくすることができ、流量計測精度のばらつきを抑えることができる。

図８は、ベース部材の更に他の実施例を示す図であり、図８（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、図８（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、図８（ｃ）は平面図、図８（ｄ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

本実施例において特徴的なことは、ベース部材２３０の樹脂厚を均一にする肉抜き２３４をリブ２３３に設けたことであり、肉抜き２３４を複数箇所に設けている。なお、図示では、基板固定部３０１に５箇所、および、副通路構成部３０２に１箇所の合計６箇所設けているが、この個数については特に限定しない。

リブ２３３は、図７のリブ２３２と同様に、絞り部２１５の背面まで延出するように構成されている。ベース部材２３０に肉抜き２３４を設けることにより、リブ２３３による厚肉部を無くし、ベース部材２３０全体の樹脂厚を均一にし、樹脂が高温から冷えるまでの時間差を無くし、寸法精度の確保をおこなうことができる。

そして、リブ２３３に肉抜き２３４を設けることによって、ベース部材２３０の寸法精度の向上に更に有利に働く。

ベース部材２３０にリブ２３３を設けると、ベース部材２３０の強度の向上に役に立つが、ベース部材２３０上に厚肉箇所を部分的に造ってしまうことになり、成形後に樹脂が高温から冷えるまでに、厚肉部と薄肉部で冷却時間に差が生じ、ベース部材２３０に歪み等が生じてしまうおそれがある。

この歪みは反りと同じようにベース部材２３０の寸法精度の悪化の原因となる。したがって、本実施例では、リブ２３３に肉抜き２３４を設けることで、ベース部材２３０に厚肉部を無くし、樹脂が高温から冷えるまでの時間差を無くして、寸法精度の確保をおこなうことができる。

図９は、ベース部材の更に他の実施例を示す図であり、図９（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、図９（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、図９（ｃ）は平面図である。

本実施の形態において特徴的なことは、図８で示したリブ２３３と肉抜き２３４を、基板固定部３０１の外面全体に配置したことである。尚、本実施例では、基板固定部３０１の外面だけに複数のリブ２３３と肉抜き２３４を設けた構成のものを記載したが、副空気通路部の外面へ同様にリブ２３３や肉抜き２３４を配置してもよい。

特に、本実施例では、リブ２３３が格子状となるように設置しているので、ベース部材２３０の寸法精度をより向上させることができる。前記した他の実施例のように、例えば±０．１ｍｍの寸法変化であっても、流量計測部では影響が大きく、副空気通路２０２の通路入口２０３、通路出口２０４では、影響が少ないと記載した。

しかしながら、影響が少ない通路入口２０３、通路出口２０４においても、寸法変化が少なくなれば、流量計測精度は更に向上する。したがって、図９に示すように、リブ２３３を格子状に設置して、ベース部材２３０全体の寸法精度を向上させることにより、熱式空気流量計２００の流量計測精度を更に向上させることができる。

図１０は、ベース部材２３０の更に他の実施例を示す図であり、図１０（ａ）はベース部材をハウジング部材との接合面側から見た正面図、図１０（ｂ）は順流方向上流側から見た側面図、図１０（ｃ）は平面図である。

本実施例において特徴的なことは、補強構造体であるリブ２３５を、ベース部材２３０の基板固定部３０１と副通路構成部３０２の間の連結部分に部分的に設けたものである。リブ２３５は、基板固定部３０１の外面と、基板固定部３０１の端部で起立する副通路構成部３０２の垂直面との間に亘って介在するように設けられており、基板固定部３０１の外面から離反する方向に移行するにしたがって漸次副通路構成部３０２に接近するように傾斜した直角三角形状を有している。そして、順流方向であるベース部材２３０の短手方向に所定間隔をおいて複数設けられており、本実施例では、合計三箇所に設けられている。

このような単純なリブ２３５であっても、ベース部材２３０の反り変形を抑制する効果は充分に認められる。尚、本実施例ではリブ２３５の数を３箇所としたが、効果が認められるのであればこの限りでは無く、多少してもよい。

図１２は、電子燃料噴射方式の内燃機関に本発明品を適用した一実施例を示す図である。エアクリーナ５４から吸入された吸入空気６１は、熱式空気流量計２００の吸気管構成部材２５１、吸入ダクト５５、スロットルボディ５８及び燃料が供給されるインジェクタ６０を備えたインテークマニホールド５９を経て、エンジンシリンダ６２に吸入される。一方、エンジンシリンダ６２で発生した排気ガス６３は排気マニホールド６４を経て排出される。

熱式空気流量計２００の回路基板２０５から出力される空気流量信号と圧力信号、温度センサからの吸入空気温度信号、スロットル角度センサ５７から出力されるスロットルバルブ角度信号、排気マニホールド６４に設けられた酸素濃度計６５から出力される酸素濃度信号及び、回転速度計６１から出力されるエンジン回転速度信号等、これらを入力するコントロールユニット６６はこれらの信号を逐次演算して最適な燃料噴射量とアイドルエアコントロールバルブ開度を求め、その値を使って前記インジェクタ６０及びアイドルコントロールバルブを制御する。

本発明の熱式空気流量計２００によれば、板状のベース部材２３０を合成樹脂材による成形で造ると共に、回路基板２０５が接着固定される基板固定部３０１の外面に、ベース部材２３０と同一樹脂材により一体形成された１本以上のリブ２３１を設けたので、ベース部材２３０の強度が向上し、一部品からなるベース部材２３０内に薄肉部４１１と厚肉部４１２が混在して成形時に熱収縮差が不均一な場合であっても、厚肉部４１２と薄肉部４１１との境で生じるベース部材２３０の反り変形を抑えることが可能となる。

本発明は、上述の実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、流量検出素子２０１として吸入空気流量を計測すると同時に空気の流れの方向を計測することが可能な素子を用いてもよい。本来、一方向からだけの流量を計測するだけの機能の熱式空気流量計であれば、複雑な副空気通路構造を有する必要は無く、例えば特許文献１に示したような副空気通路構造であっても、副空気通路としては役割を果たす。吸入空気流量を計測すると同時に空気の流れの方向を計測するような熱式空気流量計の場合に、本発明の効果が有利に働くものである。

現在、地球温暖化等、世界的に環境に関して目が向けられている。吸入空気流量を正確に計測することは車輌の最適な燃料制御を行うことであり、これにより地球温暖化に代表される環境保護のための排ガスのクリーン化だけでなく、低燃費を実現させることで有限埋蔵量とされている化石燃料を最大限に利用できることが可能となる。本発明の熱式空気流量計を用いた内燃機関によれば、計測精度の高い流量を得ることができ、最適な燃料制御を行うことができる。

５１…吸気温度センサ、５４…エアクリーナ、５５…ダクト、５６…アイドルエアコントロールバルブ、５７…スロットル角度センサ、５８…スロットルボディ、５９…吸気マニホールド、６０…インジェクタ、６１…回転速度計、６２…エンジンシリンダ、６３…ガス、６４…排気マニホールド、６５…酸素濃度計、６６…コントロールユニット、６７…吸入空気、２００・・・熱式空気流量計、２０１・・・流量検出素子、２０２・・・副空気通路、２０３・・・通路入口、２０４・・・通路出口、２０５・・・回路基板、２０６・・・電子回路部品、２０７・・・アルミワイヤ、２０８・・・コネクタ端子、２０９・・・固定用ネジ、２１０・・・副空気通路内空気流れ、２１１・・・ハウジング部材、２２０・・・カバー部材、２３０・・・樹脂ベース部材、２３１・・・リブ、２３３・・・リブ、２３４・・・肉、２３５・・・リブ、２５０・・・主空気通路、２５１・・・吸気管構成部材、２５２・・・主空気通路内順方向流れ、２５３・・・主空気通路内逆方向流れ。

Claims (13)

1. 内燃機関の吸気通路に配置されるハウジング部材と、該ハウジング部材に固定されて前記吸気通路を通過する空気の一部が流入する副通路を有するベース部材と、前記副通路に配置される流量検出素子と、該流量検出素子に電気的に接続されて前記流量検出素子の放熱量を入力して空気流量に応じた信号を出力する回路基板と、を有する熱式空気流量計であって、
   前記ベース部材は、合成樹脂材からなる板状の樹脂成形品であり、前記回路基板が固定される基板固定部と、該基板固定部の先端部に連続して一体に形成されて前記ハウジング部材との協働により前記副通路を構成する副通路構成部と、少なくとも前記基板固定部と前記副通路構成部との間の連結部分に設けられて前記ベース部材の強度を向上させる補強構造体と、を有することを特徴とする熱式空気流量計。
2. 前記補強構造体は、前記ベース部材と一体に形成されて、前記ハウジング部材から離反する側に配置される前記基板固定部の外面から突出して前記外面と前記副通路構成部との間に亘って設けられたリブを有することを特徴とする請求項１に記載の熱式空気流量計。
3. 前記リブは、前記基板固定部の基端部から先端部に亘って延在することを特徴とする請求項２に記載の熱式空気流量計。
4. 前記副通路構成部は、前記副通路内で前記流量検出素子が配置される流量計測部を有し、
   前記リブは、前記基板固定部から前記流量計測部の近傍位置まで延在することを特徴とする請求項３に記載の熱式空気流量計。
5. 前記流量計測部は、前記副通路の流路面積を狭める絞り部を有することを特徴とする請求項４に記載の熱式空気流量計。
6. 前記リブは、前記ベース部材の樹脂厚を均一にする肉抜きを有することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
7. 前記肉抜きは、前記リブの長手方向に所定間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項６に記載の熱式空気流量計。
8. 前記リブは、複数本設けられていることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
9. 前記リブは、前記外面に格子状に設けられていることを特徴とする請求項２から請求項８のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
10. 前記副通路構成部は、前記ハウジング部材と対向する面に凹設されたベース溝部を有しており、
    前記ベース溝部の開放部分を前記ハウジング部材で覆うことによって前記副通路を構成することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
11. 前記流量検出素子は、吸入空気流量を計測するとともに空気の流れの方向を計測することが可能な素子であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
12. 前記流量検出素子は、前記回路基板に接着により接合されていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の熱式空気流量計。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の熱式空気流量計を有することを特徴とする内燃機関の燃料噴射システム。

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