JPWO2016017298A1 - 物理量検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ112とエンジンピストン114を備える内燃機関110の動作に基づき、吸入空気が被計測気体30としてエアクリーナ122から吸入され、主通路124である例えば吸気ボディ、スロットルボディ126、吸気マニホールド128を介してエンジンシリンダ112の燃焼室に導かれる。
。両方式とも物理量検出装置300の使用方法を含めた制御パラメータの計測方法および燃料供給量や点火時期を含めた内燃機関の制御方法の基本概念は略同じであり、両方式の代表例として吸気ポートに燃料を噴射する方式を図1に示す。
エアクリーナ122から取り込まれ主通路124を流れる吸入空気である被計測気体30の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置300により検出され、物理量検出装置300から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置200に入力される。また、スロットルバルブ132の開度を計測するスロットル角度センサ144の出力が制御装置200に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン114や吸気弁116や排気弁118の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ146の出力が、制御装置200に入力される。排気ガス24の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ148の出力が制御装置200に入力される。
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物理量検出装置300の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置300の検出精度の向上や、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。
2.1 物理量検出装置300の外観構造
図2〜図6は、物理量検出装置300の外観を示す図であり、図2は物理量検出装置300の正面図、図3は背面図、図4は左側面図、図5は右側面図、図6は下面図である。
物理量検出装置300は、フランジ311から主通路124の中心方向に向かって延びる計測部331の中間部に第2副通路入口306aが設けられ、計測部331の先端部に第1副通路入口305aが設けられている。したがって、主通路124の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を第1副通路305及び第2副通路306にそれぞれ取り込むことができる。
温度検出部451は、主通路124を流れる被計測気体30の物理量を検出するための検出部の一つを構成するものであり、回路基板400に設けられている。回路基板400は、第2副通路306の第2副通路入口306aから被計測気体30の上流に向かって突出する突出部450を有しており、温度検出部451は、突出部450でかつ回路基板400の背面に設けられている。温度検出部451は、チップ型の温度センサ453を有している。温度センサ453とその配線部分は、合成樹脂材で被覆されており、塩水が付着して電食が生ずるのを防いでいる。合成樹脂材は、溶融された状態で突出部450の背面に塗布され、塗布後に固化して温度センサ453等を被覆する。
被計測気体30の流れに沿う方向の上流側から第2副通路入口306aに流入する気体の温度が温度検出部451により計測され、さらにその気体が突出部450の先端部分から基端部分に向かって流れることにより、突出部450の基端部分の温度を被計測気体30の温度に近づく方向に冷却する作用を為す。主通路124である吸気管の温度が通常高くなり、フランジ311あるいは当接部315から計測部331内の上流側外壁336あるいは回路基板400を通って、突出部450の基端部分に熱が伝わり、温度検出部451による温度の計測精度に影響を与える恐れがある。上述のように、被計測気体30が温度検出部451により計測された後、突出部450の基端部分に沿って流れることにより、該基端部分が冷却される。従って、フランジ311あるいは当接部315から計測部310内の上流側外壁336あるいは回路基板400を通って突出部450の基端部分に熱が伝わるのを抑制できる。
フランジ311には、主通路124と対向する下面312に、窪み313が複数個設けられており、主通路124との間の熱伝達面を低減し、物理量検出装置300が熱の影響を受け難くしている。物理量検出装置300は、主通路124に設けられた取り付け孔から内部に計測部331が挿入され、主通路124にフランジ311の下面312が対向する。主通路124は例えば吸気ボディであり、主通路124が高温に維持されていることが多い。逆に寒冷地での始動時には、主通路124が極めて低い温度であることが考えられる。このような主通路124の高温あるいは低温の状態が温度検出部451や後述する流量計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。フランジ311は、下面312に窪み313を有しており、主通路124に対向する下面312と主通路124との間に空間が成形されている。したがって、物理量検出装置300に対する主通路124からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる。
外部接続部321は、フランジ311の上面に設けられてフランジ311から被計測気体30の流れ方向下流側に向かって突出するコネクタ322を有している。コネクタ322には、制御装置200との間を接続する通信ケーブルを差し込むための差し込み孔322aが設けられている。差し込み孔322a内には、図5に示すように、内部に4本の外部端子323が設けられている。外部端子323は、物理量検出装置300の計測結果である物理量の情報を出力するための端子および物理量検出装置300が動作するための直流電力を供給するための電源端子となる。尚、本実施の形態では、コネクタ322は、フランジ311から被計測気体30の流れ方向下流側に向かって突出し、流れ方向下流側から上流側に向かって差し込む形状を有している場合を例に説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えばフランジ311の上面から垂直に突出して、計測部331の延出方向に沿って差し込む形状を有していてもよく、種々の変更が可能である。
3.1 副通路と流量検出部の構造と効果
物理量検出装置300から正面カバー303および背面カバー304を取り外したハウジング302の状態を図7〜図9に示す。図7はハウジング302の正面図、図8はハウジング302の背面図、図9は図7のA−A線断面図である。
第2副通路306は、ハウジング302と、図8および図9に示される回路基板400と、ハウジング302に接合される背面カバー304との協働により構成される。回路基板400は、計測部331の面に沿って設けられており、計測部331の表面と背面との中間位置で計測部331の基端部を表面側と背面側に仕切るように計測部331の面に沿って平行に配置されている。
図10および図11は、正面カバーおよび背面カバーの構成を示した図である。また、図12から図14では、背面カバーで構成された第2副通路における複数の実施例を示す。
温湿センサ452の間に設けられ、被計測気体30の流れ方向に延び、温湿センサ452の手前で折曲されて被計測気体30の流れと直交する方向に延在する薄板によって構成されている。
図15に物理量検出装置300の信号の入出力関係を示す。本実施例では、1枚の回路
基板400の表面と背面の両方にそれぞれ物理量検出センサを搭載し、基板の小型化を図っている。そのため、信号処理においても、電子回路部品を少なくするため1つのマイコン605で各物理量センサからの全信号を取込み、制御装置200で読み取り可能な信号生成および補正が行われる。また、図5および図7に示すように、回路基板400は、電気的な信号はALワイヤ324および外部端子323を介して制御装置200へ伝送される。
上記した本実施例の物理量検出装置によれば、回路基板400の一方面と他方面の両方にそれぞれ検出センサ451〜456を実装させるので、回路基板400の小型化が可能となる。この回路基板400の小型化により、物理量検出装置300の筐体部も小型化が可能となる。したがって、エンジンルームのスペース確保または吸気管内での圧力損失の低減につながる。
30 被計測気体
110 内燃機関
112 エンジンシリンダ
114 エンジンシピストン
116 吸気弁
118 排気弁
122 エアクリーナ
124 主通路
126 スロットルボディ
128 吸気マニホールド
132 スロットルバルブ
144 スロットル角度センサ
146 回転角度センサ
148 酸素センサ
152 燃料噴射弁
154 点火プラグ
156 アイドルエアコントロールバルブ
200 制御装置
300 物理量検出センサ
302 ハウジング
303 正面カバー
304 背面カバー
305 第1副通路
305a 第1副通路入口
305b 第1副通路出口
306 第2副通路
306a 第2副通路入口
306b 第2副通路出口
307 ハウジング上流側の隔壁
308 ハウジング下流側の隔壁
309 隔壁
311 フランジ
312 主通路124と対向する下面
313 窪み
314 ねじ孔
315 当接部
321 外部接続部
322 コネクタ
322a 差し込み孔
323 外部端子
324 ALワイヤ
332 表側副通路溝
333 開口部
334 裏側副通路溝
334a 急傾斜部
336 上流側外壁
338 下流側外壁
341 回路室
342 センサ室
350 カバー上流側突起部
351 カバー下流側突起部
400 回路基板
430 計測用流路面
431 計測用流路面裏面
436 熱伝達面露出部
450 突出部
451 温度検出部
452 温湿センサ
453 温度センサ
454 圧力センサ
455 圧力センサ
456 流量検出部
605 回路部品(マイコン)
Claims (10)
- 主通路内を流れる被計測気体の複数の物理量を検出する物理量検出装置であって、
前記主通路内に配置されるハウジングと、
該ハウジングにインサート成形された回路基板と、
該回路基板の一方面と他方面の両方にそれぞれ実装される複数の検出センサと、を有することを特徴とする物理量検出装置。 - 前記ハウジングに開口する第1副通路入口から前記被計測気体を取り込み、前記ハウジングに開口する第1副通路出口から排出する第1副通路と、
前記ハウジングに開口する第2副通路入口から前記被計測気体を取り込み、前記ハウジングに開口する第2副通路出口から排出する第2副通路と、
を有し、
前記第1副通路に前記複数の検出センサのうちの少なくとも一つの検出センサが配置され、前記第2副通路に前記検出センサとは別の少なくとも一つの検出センサが配置されたことを特徴とする請求項1に記載の物理量検出装置。 - 前記回路基板は、
前記回路基板の一方面に、前記検出センサが配置される検出センサ面領域と、前記検出センサ以外の回路部品が配置される回路部品面領域とを有し、
前記回路基板の他方面に、前記回路部品面領域と対向する対向面領域を有し、
前記回路基板の他方面のうち、前記対向面領域の少なくとも一部が前記第2副通路に露出していることを特徴とする請求項2に記載の物理量検出装置。 - 前記第2副通路は、前記ハウジングと、前記回路基板と、前記ハウジングに接合されるカバーとの協働により構成されることを特徴とする請求項3に記載の物理量検出装置。
- 前記第2副通路は、前記主通路内を流れる被計測気体の流れ方向に沿って平行に延在し、前記第2副通路入口と前記第2副通路出口とを結ぶ直線から交差する方向に離間した位置に前記検出センサが配置されていることを特徴とする請求項4に記載の物理量検出装置。
- 前記カバーは、前記第2副通路を、前記第2副通路入口と前記第2副通路出口との間を結ぶ通路部と、前記検出センサが配置されたセンサ室とに区画する区画壁を有することを特徴とする請求項4に記載の物理量検出装置。
- 前記ハウジングは、前記第2副通路の前記検出センサよりも前記被計測気体の上流側の位置に隔壁を有することを特徴とする請求項6に記載の物理量検出装置。
- 前記ハウジングは、前記第2副通路の前記検出センサよりも前記被計測気体の下流側の位置に隔壁を有することを特徴とする請求項6に記載の物理量検出装置。
- 前記第1副通路と前記第2副通路にそれぞれ配置される検出センサは、互いに種類の異なる物理量を検出するものであることを特徴とする請求項2に記載の物理量検出装置。
- 前記回路基板の一方面には、ワイヤボンディングされる検出センサが配置されていることを特徴とする請求項3に記載の物理量検出装置。
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