JPWO2018037716A1 - 物理量検出装置 - Google Patents
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Abstract
流体の物理量を検出する物理量検出素子が実装される第一の支持部403および流体の温度を検出する温度検出素子が実装される第二の支持部460を有する回路基板400と、射出成型により成型され回路基板400を支持するハウジング302と、を備え、第二の支持部460は、回路基板400の縁から突出し、自由端を構成する先端部700aに温度検出素子が配置される物理量検出装置において、第二の支持部460は、基端部700bよりも先端部700aの側であり、かつ温度検出素子が実装される実装部よりも基端部700bの側に、第二の支持部460をハウジング302と連結して支持する第三の支持部701,701aを有する。
Description
流体の物理量を検出する物理量検出素子が実装される第一の支持部および流体の温度を検出する温度検出素子が実装される第二の支持部を有する回路基板と、前記回路基板を支持するハウジングと、を備え、
前記第二の支持部は、前記回路基板の縁から突出し、自由端を構成する先端部に前記温度検出素子が配置される物理量検出装置において、
前記第二の支持部は、前記先端部に対して反対側の端部である基端部よりも前記先端部の側であり、かつ前記温度検出素子が実装される実装部よりも前記基端部の側に、前記第二の支持部を前記ハウジングと連結して支持する第三の支持部を有する。
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とを備える内燃機関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。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体30の物理量は、本発明に係る物理量検出装置300で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁152より燃料が供給され、吸入空気30と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁152は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体30と共に混合気を成形し、吸気弁116を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。
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2−1〜図2−6は、物理量検出装置300の外観を示す図であり、図2−1は物理量検出装置300の正面図、図2−2は背面図、図2−3は左側面図、図2−4は右側面図、図2−5は平面図、図2−6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。従って、物理量検出装置300は、主通路124の内壁面から離れた部分の気体の物理量を測定することができ、熱や内壁面近傍の流速低下に関係する物理量の計測誤差を低減できる。
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種々の物理量の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穴322aが設けられている。差し込み穴322a内には、図2−4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。
次に、ハウジング302の全体構造について図3−1〜図3−5を用いて説明する。図3−1〜図3−5は、物理量検出装置300から表カバー303および裏カバー304を取り外したハウジング302の状態を示す図であり、図3−1はハウジング302の正面図、図3−2はハウジング302の背面図、図3−3はハウジング302の右側面図、図3−4はハウジング302の左側面図、図3−5は図3−1のA−A線断面図である。
3.2 副通路溝の構造
計測部331の長さ方向先端側には、第1副通路305を成形するための副通路溝が設けられている。第1副通路305を形成するための副通路溝は、図3−1に示される表側副通路溝332と、図3−2に示される裏側副通路溝334とを有している。表側副通路溝332は、図3−1に示すように、計測部331の下流側外壁338に開口する第1副通路出口305bから上流側外壁336に向かって移行するに従って漸次計測部331の基端側であるフランジ311側に湾曲し、上流側外壁336の近傍位置で、計測部331を厚さ方向に貫通する開口部333に連通している。開口部333は、上流側外壁336と下流側外壁338との間に亘って延びるように、主通路124の被計測気体30の流れ方向に沿って形成されている。
第2副通路306は、被計測気体30の流れ方向に沿うように、フランジ311と平行に第2副通路入口306aと第2副通路出口306bとの間に亘って一直線状に形成されている。第2副通路入口306aは、上流側外壁336の一部を切り欠いて形成され、第2副通路出口306bは、下流側外壁338の一部を切り欠いて形成されている。具体的には、図3−3に示すように、仕切壁335の上面に連続して沿う位置において、計測部331の裏面側から上流側外壁336の一部と下流側外壁338の一部を切り欠いて形成されている。第2副通路入口306aと第2副通路出口306bは、回路基板400の裏面と面一になる深さ位置まで切り欠かれている。第2副通路306は、回路基板400の基板本体401の裏面に沿って被計測気体30が通過するので、基板本体401を冷却するクーリングチャンネルとして機能する。回路基板400は、LSIやマイコンなどの熱を持つものが多く、これらの熱を基板本体401の裏面に伝達し、第2副通路306を通過する被計測気体30によって放熱することができる。
図5は表カバー303の外観を示す図であり、図5(a)は正面図、図5(b)は、図5(a)のB−B線断面図である。図6は裏カバー304の外観を示す図であり、図6(a)は正面図、図6(b)は図6(a)のB−B線断面図である。
次に、回路基板400のハウジング302への樹脂モールド工程による固定について説明する。副通路を成形する副通路溝の所定の場所、例えば本実施例では、表側副通路溝332と裏側副通路溝334のつながりの部分である開口部333に、回路基板400の流量検出部602が配置されるように、回路基板400がハウジング302に一体にモールドされている。
次に、端子接続部の構造について図10−1から図10−4を用いて以下に説明する。図10−1は、端子接続部の構造を説明する図、図10−2は、端子接続部の構造を説明する図、図10−3は、図10−1のF−F線断面図、図10−4は、図10−2のG−G線断面図である。
。凹部341は、裏カバー304によって覆われ、レーザ溶接等によって凹部341の周囲が裏カバー304に連続して接合されて、密閉された室内空間を形成する。従って、内端部361が被計測気体30に接触して腐蝕するのを防ぐことができる。
4.1 流量検出部602を備える計測用流路面430の成形
図7−1〜図7−6に回路基板400の外観を示す。なお、回路基板400の外観上に記載した斜線部分は、樹脂モールド工程でハウジング302を成形する際に樹脂により回路基板400が覆われて固定される固定面432および固定面434を示す。
ベース部402の上流側の端辺で且つ突出部403側の角部には、温度検出部451が設けられている。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の裏面に設けられた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、塩水の付着により電食が生ずるのを防いでいる。
図9−1で斜線の部分は、樹脂モールド工程において、ハウジング302に回路基板400を固定するために、樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路基板400を覆うための、固定面432および固定面434を示している。計測用流路面430および計測用流路面430に設けられている流量検出部602と副通路の形状との関係が、規定の関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。
7.1 物理量検出装置300の回路構成の全体
図11−1は物理量検出装置300の回路図である。物理量検出装置300は、流量検出回路601と、温湿度検出回路701とを有している。
8.1 本発明との比較例における温度検出部451の構造の構造
図12−1は、物理量検出装置の比較例を示す図であり、裏カバーを取り外した状態を示す背面図である。図12−2は、図12−1に示す物理量検出装置の片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。
回路基板400のハウジング302への樹脂モールド工程による固定について、実施例に分けて説明する。なお、以下で説明する各実施例は、上述した物理量検出装置300に適用される。
図12−3は、本発明に係る物理量検出装置の一実施例(実施例1)を示す図であり、裏カバーを取り外した状態を示す背面図である。図12−4は、図12−3に示す物理量検出装置の片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。
図12−5は、本発明に係る物理量検出装置の一実施例(実施例2)を示す図であり、片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。
図12−6は、本発明に係る物理量検出装置の一実施例(実施例3)を示す図であり、片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。図12−7は、図12−6のB−B断面を示す断面図である。
図12−8は、本発明に係る物理量検出装置の一実施例(実施例4)を示す図であり、片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。図12−9は、図12−8のB−B断面を示す断面図である。
図12−10は、本発明に係る物理量検出装置の一実施例(実施例5)を示す図であり、片持ち梁形状部に設けられた温度検出部を示す背面図である。図12−11は、図12−10のB−B断面を示す断面図である。
Claims (8)
- 流体の物理量を検出する物理量検出素子が実装される第一の支持部および流体の温度を検出する温度検出素子が実装される第二の支持部を有する回路基板と、前記回路基板を支持するハウジングと、を備え、
前記第二の支持部は、前記回路基板の縁から突出し、自由端を構成する先端部に前記温度検出素子が配置される物理量検出装置において、
前記第二の支持部は、前記先端部に対して反対側の端部である基端部よりも前記先端部の側であり、かつ前記温度検出素子が実装される実装部よりも前記基端部の側に、前記第二の支持部を前記ハウジングと連結して支持する第三の支持部を有することを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項1に記載の物理量検出装置において、
前記第二の支持部は、前記温度検出素子が実装される実装面よりも拡幅された拡幅部を備え、
前記拡幅部が前記第三の支持部を構成することを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項2に記載の物理量検出装置において、
前記回路基板は前記ハウジングに埋設された状態で固定されており、
前記第三の支持部は、拡幅された側の側縁部が前記ハウジングに埋設された状態で固定されていることを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項3に記載の物理量検出装置において、
前記第三の支持部は、前記基端部から離間した位置に設けられていることを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項1に記載の物理量検出装置において、
前記第三の支持部は、前記ハウジングから前記第二の支持部側に向かって突出する突状部を有し、接着剤により前記第二の支持部に接着されていることを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項1に記載の物理量検出装置において、
前記第三の支持部は、前記ハウジングから前記第二の支持部側に向かって突出する突状部を有し、
前記第二の支持部は、導体が露出するように前記突状部に埋設されて固定されていることを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項6に記載の物理量検出装置において、
前記突状部は、前記第二の支持部が突出する方向を横切る方向において、前記第二の支持部の裏面を覆うように、前記第二の支持部を埋設することを特徴とする物理量検出装置。 - 請求項6に記載の物理量検出装置において、
前記第二の支持部は、前記基端部から離間した位置で前記突状部に埋設されることを特徴とする物理量検出装置。
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