JP2018124099A - Thermal flowmeter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は熱式流量計に関する。 The present invention relates to a thermal flow meter.
図1は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムを示すシステム図である。 FIG. 1 is a system diagram showing an internal combustion engine control system of an electronic fuel injection system.
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも熱式流量計の出力を主パラメータとして演算される。従って熱式流量計の計測精度の向上や経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには熱式流量計により計測される吸入空気である被計測気体IAの流量の計測精度の向上が極めて重要である。 Both the fuel supply amount and ignition timing, which are the main control amounts of the internal combustion engine, are calculated using the output of the thermal flow meter as the main parameter. Therefore, improvement in measurement accuracy of thermal flow meters, suppression of changes over time, and improvement in reliability are important for improving vehicle control accuracy and ensuring reliability. In particular, in recent years, there has been a very high demand for fuel efficiency of vehicles and a very high demand for exhaust gas purification. In order to meet these demands, it is extremely important to improve the measurement accuracy of the flow rate of the measurement target gas IA that is the intake air measured by the thermal flow meter.
内燃機関に導かれる吸入空気量を計測する熱式流量計として、例えば特許文献1や特許文献2に記載される技術がある。
As a thermal flow meter for measuring the amount of intake air guided to an internal combustion engine, for example, there are technologies described in Patent Document 1 and
特許文献1では、主通路内を流れる流体の流れ方向に沿って設けられたベース部4と、前記主通路を流れる流体の流量を検知するための発熱抵抗体3が基板上に形成されたセンサ素子2とを備えた熱式流量センサ1Aにおいて、前記ベース部4に矩形状の凹部5が形成されるとともに、該凹部5内に前記センサ素子2がその検知部表面が前記凹部5の上端縁5aより低くなるように嵌め込まれて固着されている(段落0017および図3参照)。
In Patent Document 1, a sensor in which a base portion 4 provided along a flow direction of a fluid flowing in a main passage and a heating resistor 3 for detecting a flow rate of the fluid flowing in the main passage are formed on a substrate. In the thermal flow sensor 1A including the
また、特許文献2では、センシング素子1を実装する支持体20はガラスセラミック製積層基板により形成される。センシング素子1は支持体20にエポキシまたはシリコーン系接着剤22で接着され、センシング素子1の電極14と支持体20の電極は、例えば金線23等の接続線により電気的に接続される。このセンシング素子1が実装された支持体20はシリコーン系の接着剤23によりハウジングケース24に実装される。さらにハウジングケース24は主通路25に挿入される(段落0019、段落0020および図4参照)。
Moreover, in
しかしながら、特許文献1では、副通路の排出口で排出しきれなかった水が副通路壁面に付着し、副通路内を流れる空気のせん断力で、副通路壁面を伝ってベース部4壁面まで運ばれる。その水は、ベース部4の凹部5内に進入し、センサ素子2のいずれかの面に接触するため、大きな計測誤差を生じてしまう。
However, in Patent Document 1, water that could not be discharged at the discharge port of the sub-passage adheres to the sub-passage wall surface, and is conveyed to the base unit 4 wall surface along the sub-passage wall surface by the shearing force of the air flowing in the sub-passage. It is. Since the water enters the concave portion 5 of the base portion 4 and contacts any surface of the
また、特許文献2では、副通路壁面を伝って流れてきた水の一部は、センシング素子1が実装された支持体20とハウジングケース24の間の隙間を流れる。このため、センシング素子1に到達する水が減り、計測誤差の発生が抑制されるが、更なる向上の余地が残されている。
In
このため、本発明の目的は、副通路壁面を伝って運ばれる水が流量検出部に到達することを十分に抑制し、計測誤差を許容範囲内に抑えた熱式流量計を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal flow meter that sufficiently suppresses the water carried along the sub-passage wall surface from reaching the flow rate detection unit and suppresses measurement errors within an allowable range. is there.
上記目的を達成するために、本発明の熱式流量計は、流量検出部を含む組付け板を副通路壁面の一部に設けた凹部内に配置し、組付け板面を凹部の上流側端縁より低く配置すると共に、組付け板と凹部壁面の間に隙間を設けている。 In order to achieve the above object, the thermal flow meter of the present invention has an assembly plate including a flow rate detecting portion disposed in a recess provided in a part of the wall surface of the sub-passage, and the assembly plate surface is located upstream of the recess. While being arranged lower than the edge, a gap is provided between the assembly plate and the concave wall surface.
本発明によれば、副通路壁面を伝って運ばれる水は、副通路壁面の一部に設けた凹部の上流側端縁付近で発生する空気のはく離渦領域に引き込まれた後、組付け板と凹部壁面の間の隙間に向う空気流によって、この隙間内に運ばれる。さらにこの水は、隙間内の空気流に運ばれて組付け板の流量検出部裏面側を迂回し、流量検出部の下流側で副通路壁面に戻る。このため、水が流量検出部に到達しにくくなり、計測誤差の発生が抑制される。 According to the present invention, the water carried along the sub-passage wall surface is drawn into the separation vortex region of air generated near the upstream edge of the recess provided in a part of the sub-passage wall surface, and then the assembly plate And the air flow toward the gap between the recess and the wall of the recess is carried into the gap. Furthermore, this water is carried by the air flow in the gap, bypasses the back surface side of the flow rate detection unit of the assembly plate, and returns to the sub-passage wall surface on the downstream side of the flow rate detection unit. For this reason, it becomes difficult for water to reach the flow rate detector, and the occurrence of measurement errors is suppressed.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施例を、図面を用いて詳述する。なお、本発明は、下記に記載する実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. . For example, the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described. Further, a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment. Furthermore, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
[実施例1]
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
[Example 1]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、熱式流量計30の外観を示している。図2Aは熱式流量計30の正面図、図2Bは左側面図、図2Cは背面図、図2Dは右側面図である。
FIG. 2 shows the appearance of the
熱式流量計30はハウジング302と表カバー303と裏カバー304とを備えている。ハウジング302は、熱式流量計30を、主通路を構成する吸気ボディに固定するためのフランジ312と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子を有する外部接続部(コネクタ部)305と、流量等を計測するための計測部310を備えている。 熱式流量計30は、フランジ312を吸気ボディ(吸気管)71に固定することにより、計測部310が主通路内に片持ち状に支持される。
The
上述した表カバー303と裏カバー304が、副通路溝が形成されたハウジングを覆うことにより、副通路が形成されたケーシングとなる。本実施例では、3部材を用いる例を示したが、カバーとハウジングの2部材でも副通路は構成出来る。
The
主通路内に設けられる計測部310には、主通路を流れる被計測気体IAの流量を計測するための流量検出部602や主通路を流れる被計測気体IAの温度を計測するための温度検出部452が設けられている。
The
流量検出部602は、支持部材により支持されて、副通路内に設けられる。支持部材としては、回路パッケージ400や、プリント基板が挙げられる。
The flow
被計測気体IAの温度を計測するための温度検出部452が、計測部310の中央部で、計測部310内の上流側外壁が下流側に向かって窪んだ位置に、上流側外壁から上流側に向かって突出する形状を成して設けられている。
The
次に、図3Aおよび図3Bを用いて、ハウジング302内に構成される副通路及び回路パッケージの構成について説明する。
Next, with reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the configuration of the sub-path and the circuit package configured in the
ハウジング302には、ハウジング302の表裏両面に副通路溝331,332が設けられている。表カバー303及び裏カバー304をハウジング302の表面及び裏面にかぶせることにより、ハウジング302の両面に連続した副通路330が形成される。
The
副通路330は、第1の通路31と、第2の通路32を有する例を示す。第1の通路31は、主通路124を流れる被計測気体IAを取り込む主取込口350から、取り込んだ被計測気体IAの一部を排出する排出口355まで形成された通路である。第2の通路32は、第1の通路31に流れる被計測気体IAを取り込む副取込口34から、流量検出部602に向かって形成された流量計測用通路である。このように形成することで、ダストや水等を主に第1の通路31に流し、きれいな空気を第2の通路にとりこむようにしている。
The
具体的には、図3Bに示すように、裏側副通路溝334は、対向して形成された第1通路用壁395と、裏側副通路内周壁(第2通路用壁)392と裏側副通路外周壁(第2通路用壁)391とにより形成されている。これら裏側副通路内周壁392と裏側副通路外周壁391とのそれぞれの高さ方向の先端部と裏カバー304の内側面とが密着することで、ハウジング302の第1の通路31と第2の通路32のセンサ上流側通路32aが成形される。
Specifically, as shown in FIG. 3B, the back side sub-passage groove 334 includes a first passage wall 395, a back side sub-passage inner peripheral wall (second passage wall) 392, and a back side sub-passage that are formed to face each other. An outer peripheral wall (second passage wall) 391 is formed. The front end portions of the back side sub-passage inner peripheral wall 392 and the back side sub-passage outer
表側副通路溝332の両側には、表側副通路内周壁(第2通路用壁)393と表側副通路外周壁(第2通路用壁)394が設けられ、これら副通路内周壁393と副通路外周壁394の高さ方向の先端部と表カバー303の内側面とが密着することで、ハウジング302の下流側副通路が形成される。
A front side sub-passage inner peripheral wall (second passage wall) 393 and a front side sub-passage outer peripheral wall (second passage wall) 394 are provided on both sides of the front side sub-passage groove 332, and the sub-passage inner peripheral wall 393 and the sub-passage The downstream side sub-passage of the
他の被計測気体IAは計測用流路裏面431と裏カバー304で作られる流路387の方を流れる。その後、流路387を流れた被計測気体IAは、貫通部382の下流部341を介して表側副通路溝332の方に移り、流路386を流れている被計測気体IAと合流する。合流した被計測気体IAは、表側副通路溝332を流れ、出口352から主通路に排出される。
The other measurement target gas IA flows through the
流路386では、突起部356は絞りを形成しており、被計測気体IAを渦の少ない層流にする。また突起部356は被計測気体IAの流速を高める。これにより、計測精度が向上する。突起部356は、計測用流路面430に設けた流量検出部602の熱伝達面露出部436に対向する方のカバーである表カバー303に形成されている。
In the
回路パッケージ400はハウジング302の固定部372,366,373に樹脂モールドにより埋設して固定されている。このような固定構造は、ハウジング302の樹脂モールド成形と同時に、回路パッケージ400をハウジング302にインサート成形することにより、熱式流量計30に実装することができる。
The
流量検出部602が配置される部分は、表カバー303と裏カバー304で蓋をされることにより副通路を形成している。
The portion where the flow
図4に示すように、本実施例によれば、副通路の側壁面である裏カバー304の一部厚みを大きくすることで凹部750が形成されており、この凹部750に流量検出部602を備える回路パッケージ400が設けられる。言い換えると、流量検出素子を支持する支持部材が副通路の側面に設けられた凹部に設けられている。なお、副通路の凹部は、ハウジング302で形成してもよい。
As shown in FIG. 4, according to the present embodiment, a
回路パッケージ400の流量検出素子搭載面側は、凹部750が形成される副通路壁面である裏カバー304とは対向する壁面である表側カバー303側を向くように設けられている。
The flow detection element mounting surface side of the
凹部750が形成される副通路壁面とは対向する位置に突起部356が設けられている。
図4に示す被計測気体IAはの多くは、貫通部382の上流部342を介して、回路パッケージ400の計測用流路面430の表面と表カバー303に設けられた突起部356で作られる流路386の方を流れる。
A
Most of the gas to be measured IA shown in FIG. 4 is a flow created by the surface of the measurement flow path surface 430 of the
次に、本実施例による効果について説明する。副通路壁面を伝って運ばれる水が流量検出部に到達しにくくなり、計測誤差の発生が抑制される構成について説明する。 Next, effects of the present embodiment will be described. A description will be given of a configuration in which water carried along the sub-passage wall surface does not easily reach the flow rate detection unit, and generation of measurement errors is suppressed.
図5は、図3AのB−B断面の概略図である。図5は、IAが順流の場合を示す。回路パッケージ400の計測用流路面430は、凹部750の上流側端縁701より低くなっている(h1>0)。このため、裏カバー304の表面700に沿って流れた被計測気体IAは上流側端縁701ではく離し、図にIBで示したはく離渦を生じる。被計測気体IAの一部はこのはく離渦を迂回する流れICとなり、計測用流路裏面431と裏カバー304で作られる流路387に向う。
FIG. 5 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A. FIG. 5 shows a case where the IA is in a forward flow. The measurement flow path surface 430 of the
図6は、図5と同様な図3AのB−B断面の概略図である。裏カバー304の表面700上の水滴Pは、被計測気体IAの流れのせん断力により、表面700に沿って点線矢印の方向に流れる。図5におけるはく離渦IBの発生領域は周囲より低圧化しているため、水滴Pは凹部750の上流側端縁701に達した後、この低圧領域に引き込まれる。さらに、この水滴Pを迂回し流路387に向う流れICのせん断力により、水滴Pは流路387に向って点線矢印の方向に流れる。流路387内の水滴Pは被計測気体IAによって運ばれ、回路パッケージ400の下流側で流路387から排出される。その結果、水滴Pは
流量検出部に到達せず、計測誤差の発生が抑制される。
6 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A similar to FIG. The water droplet P on the
本実施例は、前記副通路は、突起部と、前記突起部と対向する位置に凹部を有しており、前記支持部材は、前記検出素子が、前記突起部が形成された側面と対向するように、前記凹部に配置され、前記支持部材と前記凹部には隙間があり、前記支持部材の計測素子側の面は、前記凹部の上流側端縁よりも凹部底面側に配置される構造をとる。そのようにすることで、水滴を支持部材裏面側に流しつつ、検出素子側への空気流れを確保できる。 In this embodiment, the sub passage has a protrusion and a recess at a position facing the protrusion, and the support member faces the side surface on which the protrusion is formed. As described above, there is a gap between the support member and the recess, and the measurement element side surface of the support member is disposed closer to the bottom surface of the recess than the upstream edge of the recess. Take. By doing so, it is possible to secure an air flow to the detection element side while flowing water droplets on the back surface side of the support member.
なお、更なる好例として、図6に示したように、水滴Pが凹部750の上流側端縁701を回り込む際、その最大半径がh1であるとすると、この水滴Pが回路パッケージ400の計測用流路面430側に乗り移らないようにするためには、上流端縁701下側の凹部750内壁と回路パッケージ400の上流側端部の距離dとの間に、d≧h1の関係とするとよい。
As a further good example, as shown in FIG. 6, when the water droplet P wraps around the
[実施例2]
図7を用いて、本発明に係る実施例2を説明する。実施例1と同様の構成については説明を省略する。
[Example 2]
図7は、図5と同様な図3AのB−B断面の概略図である。本実施例では、凹部750の下流端縁702は、回路パッケージ400の計測用流路面430より低くなっている(h2>0)。図5に示した実施例1では、計測用流路面430に沿って流れた被計測気体IAは下流端縁702下側の凹部750内壁に遮られ、その流れの一部は流路387に向う流れID’となる。この流れID’は流路387から出ようとする流れIE’と対向するため、流れIE’が弱まり、それに伴って流れICが弱まることで、水滴Pを流路387に向わせるせん断力が低下する。
FIG. 7 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A similar to FIG. In this embodiment, the
このため本実施例では、凹部750の下流側端縁702が、計測用流路面430より低くなっている。これにより、計測用流路面430に沿って流れた被計測気体IAが下流端縁702より下側の凹部750内壁に遮られず、直進する流れIDとなる。これにより、流路387から出ようとする流れIEは流れIDと対向することなく、容易に流出できる。従って、流れICが強まり、水滴Pを流路387に向わせるせん断力が増加する。その結果、水滴Pは流量検出部に到達せず、計測誤差の発生が抑制される。
For this reason, in this embodiment, the
[実施例3]
図8を用いて、本発明に係る実施例3を説明する。なお、実施例1と同様の構成については説明を省略する。
[Example 3]
A third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
図8は、図6と同様な図3AのB−B断面の概略図である。回路パッケージ400の上流側かつ流路386側の端部が、支持部材の検出素子搭載面側に傾斜するテーパ形状401となっている。このテーパ形状401により、計測用流路面430が凹部750の上流側端縁701からより遠くなり、水滴Pが計測用流路面430側に乗り移りにくくなる。また、流路387の入口面積の増加と圧力損失の低減により、水滴Pを迂回し流路387に向う流れICがより流れ易くなる。このため、水滴Pを流路387に向わせる流れのせん断力が大きくなる。その結果、水滴Pは流量検出部に到達しにくくなり、計測誤差の発生が抑制される。
FIG. 8 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A similar to FIG. The end of the
[実施例4]
図9を用いて、本発明に係る実施例4を説明する。なお、実施例1と同様の構成については説明を省略する。
[Example 4]
Embodiment 4 according to the present invention will be described with reference to FIG. Note that the description of the same configuration as that of the first embodiment is omitted.
図9は、図6と同様な図3AのB−B断面の概略図である。回路パッケージ400の流路387側の端部が、支持部材の検出素子搭載面とは反対面側に傾斜するテーパ形状402となっている。
9 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A similar to FIG. The end of the
このテーパ形状402を用いることで、流路387の流路面積の増加と圧力損失の低減により、水滴Pを迂回し流路387に向う流れICがより流れ易くなる。このため、水滴Pを流路387に向わせる流れのせん断力が大きくなる。その結果、水滴Pは流量検出部に到達しにくくなり、計測誤差の発生が抑制される。
By using this tapered
[実施例5]
図10を用いて、本発明に係る実施例5を説明する。
[Example 5]
Embodiment 5 according to the present invention will be described with reference to FIG.
図10は、図9と同様な図3AのB−B断面の概略図である。実施例4の構成に加え、凹部750の角部がテーパ形状703となっている。これにより、実施例4よりもさらに
圧力損失が低減されることで、水滴Pを迂回し流路387に向う流れICがより一層流れ易くなる。このため、水滴Pを流路387に向わせる流れのせん断力が大きくなる。その結果、水滴Pは流量検出部に到達しにくくなり、計測誤差の発生が抑制される。
10 is a schematic view of the BB cross section of FIG. 3A similar to FIG. In addition to the configuration of the fourth embodiment, the corner of the
30…熱式流量計
31…第1の通路
32…第2の通路
34…副取込口
302…ハウジング
303…表カバー
304…裏カバー
330…副通路
350…主取込口
352…出口
355…排出口
356…突起部
382…貫通部
387…流路
400…回路パッケージ
430…計測用流路面
436…熱伝達面露出部
602…流量検出部
750…裏カバーの凹部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
支持部材に配置されることで前記副通路に計測面が曝される流量検出素子と、を備える熱式流量計において、
前記副通路は、突起部と、前記突起部と対向する位置に凹部を有しており、
前記支持部材は、前記検出素子が、前記突起部が形成された側面と対向するように、前記凹部に配置され、
前記支持部材と前記凹部には隙間があり、
前記支持部材の計測素子側の面は、前記凹部の上流側端縁よりも凹部底面側に配置される熱式流量計。 A sub-passage that takes in part of the gas to be measured flowing through the main passage;
In a thermal flow meter comprising a flow rate detecting element that is disposed on a support member and a measurement surface is exposed to the auxiliary passage,
The sub-passage has a protrusion and a recess at a position facing the protrusion,
The support member is disposed in the recess so that the detection element faces the side surface on which the protrusion is formed.
There is a gap between the support member and the recess,
The surface on the measurement element side of the support member is a thermal flow meter that is disposed closer to the bottom surface of the recess than the upstream edge of the recess.
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