WO2017221680A1 - 熱式流量計 - Google Patents

熱式流量計 Download PDF

Info

Publication number
WO2017221680A1
WO2017221680A1 PCT/JP2017/020791 JP2017020791W WO2017221680A1 WO 2017221680 A1 WO2017221680 A1 WO 2017221680A1 JP 2017020791 W JP2017020791 W JP 2017020791W WO 2017221680 A1 WO2017221680 A1 WO 2017221680A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
passage
flow rate
cross
bypass passage
sectional area
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/020791
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和紀 鈴木
暁 上ノ段
堀江　潤一
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立オートモティブシステムズ株式会社 filed Critical 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority to JP2018523668A priority Critical patent/JPWO2017221680A1/ja
Priority to US16/092,644 priority patent/US10942050B2/en
Priority to CN201780029530.0A priority patent/CN109073432B/zh
Priority to DE112017001284.8T priority patent/DE112017001284B4/de
Publication of WO2017221680A1 publication Critical patent/WO2017221680A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
    • G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • G01F1/692—Thin-film arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12

Definitions

  • the present invention relates to a thermal flow meter.
  • One type of device for measuring the intake air flow rate is a thermal flow meter using a heating resistor. This thermal flow meter is configured to measure the intake air flow rate by transferring heat between the flow rate detection unit formed in the flow rate detection element and the intake air flow rate to be measured.
  • This thermal flow meter is attached to an intake pipe for taking intake air into the engine.
  • This intake pipe is an environment where substances other than air such as engine oil, unburned gas, and EGR gas arrive, or air flow is disturbed and pulsation occurs.
  • the thermal flow meter in order to measure the intake air flow rate with high accuracy, is provided with a bypass passage, and a flow rate detector is disposed in the bypass passage.
  • Patent Document 1 discloses that the flow of a pollutant such as dust to the flow rate detection unit is reduced by diverting the flow to the flow rate detection element side and the opposite side in the bypass passage.
  • Patent Document 2 discloses that the influence of air pulsation is reduced by making the loss of the branch flow path on the side where the flow rate detection element is not provided larger than the loss of the branch flow path on the flow rate detection element surface side. ing.
  • a pressure difference is generated due to the effect of the flow velocity difference.
  • the flow velocity is high, a negative pressure difference is generated, and when the flow velocity is low, the pressure difference is close to atmospheric pressure.
  • the flow rate resistance on the flow rate detection unit side is significantly larger than the flow rate resistance on the back side, air on the back side is pulled to the flow rate detection element side due to the pressure difference, so that air flows from the back side to the flow rate detection element side. Circulation of the flowing air flow occurs. Due to this, a new problem has been found that the backflow of the intake air flow does not occur in the intake duct, but the backflow is detected by the thermal flow meter.
  • the object of the present invention is to suppress the circulation of the air flow from the flow rate detection unit side to the back side or from the back side to the flow rate detection unit side, and measure the gas flow rate with high accuracy without erroneously detecting a backflow. It is to provide a thermal flow meter.
  • the present invention includes the structure according to claim 1.
  • the circulation of the air flow between the flow rate detection unit side and the back side is suppressed, the erroneous detection of the reverse flow is prevented, and the intake air flow rate is measured with high accuracy under low flow pulsation conditions. be able to.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 4 illustrating the flow of air in the bypass passage during normal operation.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. C-C 'sectional drawing of FIG. 4 which shows the structure of a prior art.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 4 illustrating the flow of air in the bypass passage during normal operation.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. C-C 'sectional drawing of FIG
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 illustrating the structure of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 illustrating the structure of the first embodiment.
  • FIG. 11 shows the structure of Example 1 as viewed from the direction D in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 illustrating another specific example of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing the structure of another specific example of Example 1 as viewed from the direction D in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing the structure of another specific example of Example 1 as viewed from the direction D in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing the structure of another specific example of Example 1 as viewed from the direction D in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 showing the structure of another specific example of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 showing the structure of another specific example of the first embodiment.
  • the relationship figure which plotted the minimum flow rate value under the pulsation according to the ratio of a cross-sectional area.
  • FIG. 4 shows a structure of Example 2.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another specific example of the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another specific example of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line B-B ′ in FIG. 4 for explaining another specific example of the second embodiment.
  • Example 1 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the configuration of an automobile engine system
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the flow of blow-by gas during normal operation
  • FIG. 2 is the flow of blow-by gas during low idle operation. It is a figure explaining.
  • the engine operating state in which the engine is idling at a lower engine speed than before is referred to as low idling operation
  • the engine operating state other than the low idling operation is referred to as normal operation.
  • the engine system has an engine body, and an intake passage and an exhaust passage connected to the engine body.
  • An air cleaner 4, a throttle valve 9, and an intake manifold 3 are provided in the intake passage sequentially from the upstream side, and an exhaust manifold 11 is provided in the exhaust passage.
  • the thermal flow meter 1 is disposed between the air cleaner 4 and the throttle valve 9, and detects the flow rate of new intake air 7 sucked into the engine body.
  • FIG. 3 is a view of mounting the thermal flow meter on the intake body
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
  • the thermal flow meter 1 is attached to an intake body 17 disposed between the air cleaner 4 and the throttle valve 9.
  • the thermal flow meter 1 is inserted from the opening of the intake body 17, the proximal end is fixed to the intake body 17, and the distal end is disposed at a position protruding from the center of the intake body 17.
  • the thermal flow meter 1 has a flat plate shape having a predetermined thickness, and is disposed and fixed so that the flat surface portion is parallel to the central axis of the intake body 17.
  • new intake air 7 is taken into the intake passage via the air cleaner 4, passes through the throttle valve 9, passes through the intake manifold 3, and passes from the intake valve 14 to the combustion chamber. Is taken in.
  • blow-by gas pipes 6A and 6B for circulating new intake air in the crankcase 5 are provided in order to prevent deterioration of the lubricating oil in the crankcase 5.
  • the blow-by gas pipe 6A has one end connected to the intake passage between the thermal flow meter 1 and the throttle valve 9 and the other end connected to the crankcase 5 of the engine body.
  • the blow-by gas pipe 6B has one end connected to the intake manifold 3 between the injector 12 and the throttle valve 9, and the other end connected to the crank of the engine body via PCV2 (positive crankcase ventilation).
  • the case 5 is connected in communication.
  • part of the new intake air 7 in the intake passage is taken into the crankcase 5 through the blowby gas pipe 6A, and the blowby gas in the crankcase 5 is returned to the intake manifold 3 through the blowby gas pipe 6B.
  • the air in the crankcase 5 is circulated with the new intake air.
  • the blow-by gas 8 in the crankcase 5 passes through the blow-by gas pipe 6A and returns to the intake passage from between the thermal flow meter 1 and the throttle valve 9. Further, in the low idle operation, the throttle valve 9 is closed, so that the blow-by gas 8 reaches the thermal flow meter 1. Under this condition, air pulsation occurs even at a low flow rate.
  • FIG. 5 is a graph showing the flow rate characteristics in the intake passage during low idle operation
  • the solid line 32 shows the flow rate of intake air detected by a conventional thermal flow meter
  • the dotted line 31 shows the true intake air flow rate FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 4 showing the air flow in the bypass passage during normal operation
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the air flow in the bypass passage during low idle operation shown in FIG. It is B 'sectional drawing.
  • the thermal flow meter 1 has a bypass passage 19 for taking in part of the intake air flowing in the intake body 17.
  • a bypass passage inlet 40A is opened toward the air cleaner 4 side of the intake body 17, and a bypass passage outlet 40B is opened toward the engine body side of the intake body 17, and the bypass passage is extended from the bypass passage inlet 40A.
  • 19 has a loop shape in which the intake air that has flowed into the circuit 19 makes one round and then flows out from the bypass passage outlet 40B.
  • a chip package 21 is arranged in the bypass passage 19.
  • the chip package 21 has a flat plate shape, and a flow rate detection unit 22 for detecting the flow rate of intake air is exposed on the detection surface which is the package surface of the chip package 21.
  • the chip package 21 is arranged along the flow of intake air flowing through the bypass passage 19, and the bypass passage 19 is divided into a first passage portion on the package surface side and a second passage portion on the package back side. (Dividing part).
  • the chip package 21 divides the bypass passage 19 into a first passage portion on the package surface side and a second passage portion on the package back surface side, so that foreign matters such as water and dirt are present on the package back surface side. The foreign matter is prevented from adhering to the flow rate detection unit 22.
  • the bypass passage 19 is provided with a convex portion 23 for reducing the air flow in the first passage portion on the package surface side.
  • the convex part 23 projects toward the flow rate detection part 22.
  • a throttle 24 that restricts the flow of air is formed on the package surface side of the bypass passage 19, and it is possible to prevent a boundary layer of intake air from being formed with the flow rate detection unit 22.
  • the provision of the convex portion 23 causes the air flow 25 on the package surface side to be slower than the air flow 26 on the back surface side of the package, resulting in a difference in air flow speed.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of FIG. 4 showing the structure of the prior art
  • FIG. 11 is a view of the structure of the prior art as viewed from the direction D of FIG.
  • the C-C ′ cross section shown in FIG. 8 is a cross section of the narrowest portion where the cross sectional area of the bypass passage 19 is the narrowest, and is a cross section cut at the position of the flow rate detection unit 22.
  • the air flow 25 on the flow rate detection unit 22 side and the air flow 26 on the back side of the package flow from the front side to the back side in FIG.
  • the air flows 25 and 26 divided by the package 21 also attempt to enter the no wind state.
  • FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views taken along the line C-C ′ showing the structure of the first embodiment
  • FIG. 12 is a view of the structure of the first embodiment when viewed from the direction D in FIG.
  • the cross section shown in FIGS. 9 and 10 is a cross section of the narrowest portion where the cross sectional area of the bypass passage 19 in the present embodiment is the narrowest, and is a cross section cut at the position of the flow rate detection unit 22.
  • the bypass passage 19 includes a package surface (detection surface) of the chip package 21 from which the flow rate detection unit 22 is exposed and a facing surface 23a facing the flow rate detection unit 22 on the package surface in the first passage portion on the package surface side. It is arranged at a position deviated from the facing surface 23a in the direction of the bypass passage width 34, and has non-facing surfaces 27a and 28a that face the package surface but do not face the flow rate detection unit 22. The non-facing surfaces 27a and 28a are further away from the package surface of the chip package 21 than the facing surface 23a.
  • the facing surface 23a and the non-facing surfaces 27a and 28a have a configuration in which they are arranged in parallel with each other through a step.
  • the bypass passage 19 has a convex portion 23 that protrudes toward the flow rate detection portion 22 and narrower than the bypass passage width 34 in the first passage portion on the package surface side, and the opposing surface 23a is a convex portion.
  • the non-opposing surfaces 27a and 28a are formed at the positions of the tip end of 23, and are deviated with respect to the convex portion 23 in the bypass passage width 34 direction. Therefore, in addition to the throttle 24, spaces 27 and 28 through which air flows are provided on both sides of the convex portion 23 in the bypass passage width 34 direction.
  • whether or not the air flow circulation 33 is generated around the chip package 21 during the low idling operation is determined based on whether the air on the flow rate detection unit 22 side flows through the CC ′ cross section. This is determined by the cross-sectional area ratio (S1 / (S1 + S2)), which is the ratio of the cross-sectional area S1 of the path portion and the cross-sectional area S2 of the second passage portion through which the air on the back side of the package flows.
  • the convex portion 23 has a width equivalent to the bypass passage width 34. That is, in the prior art, the convex portion 23 is provided over the entire width of the bypass passage width 34 of the first passage portion of the bypass passage 19. Therefore, the difference between the cross-sectional area on the package surface side and the cross-sectional area on the package back side is large, the pressure difference between the air flowing on the package surface side and the air flowing on the package back side becomes large, and air circulation around the chip package 21 is performed. May occur.
  • the convex portion 23 is narrower than the bypass passage width 34 of the first passage portion of the bypass passage 19. .
  • spaces 27 and 28 through which air flows are provided on both sides of the convex portion 23 in the bypass passage width 34 direction, and the cross-sectional area of the first passage portion is larger than that of the conventional one. Therefore, the difference between the cross-sectional area S1 on the package surface side and the cross-sectional area S2 on the package back side can be reduced, and the pressure difference between the air flowing on the package front side and the air flowing on the package back side can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the pressure difference by reducing the loss of air flow and flowing more air to the flow rate detection unit 22 side, and it is possible to suppress the circulation 33 of the flow around the chip package 21. .
  • FIGS. 13 to 16 are diagrams showing other specific examples of the present embodiment.
  • it is not necessary to provide both the spaces 27 and 28, and they may be provided in at least one of them.
  • the space 28 is disposed on the inner peripheral surface side of the bypass passage 19 having a loop shape.
  • foreign matters such as water and dirt contained in the air move to the outer peripheral surface side by the centrifugal force and move along the outer peripheral surface. Since the inner peripheral surface side of the package surface side of the bypass passage 19 is largely opened by the space portion 28, there is no possibility of being blocked by foreign matter, and a stable air flow can be ensured.
  • the space portion 27 is disposed on the outer peripheral surface side of the bypass passage 19 having a loop shape. As described above, when the foreign matter contained in the air passes through the loop-shaped bypass passage 19, it moves to the outer peripheral surface side by the centrifugal force and moves along the outer peripheral surface. Since the outer peripheral surface side of the package surface side of the bypass passage 19 is greatly opened by the space portion 27, it is easy for foreign matters to pass through and a stable air flow can be ensured.
  • FIG. 17 is a diagram showing still another specific example of the present embodiment.
  • the space portions 27 and 28 need not be provided in parallel to the air flow 20 in the bypass passage 19, and the space portions 27 and 28 have a constant cross section. It does not have to be configured to do so.
  • it may be a complicated shape such as a shape in which the cross section is gradually narrowed toward the outlet side of the bypass passage 19 or a shape that is enlarged after being narrowed.
  • FIG. 18 is a diagram showing still another specific example of the present embodiment.
  • the facing surface 23a and the non-facing surfaces 27a and 28a of the convex portion 23 have a configuration in which they are arranged in parallel with each other through a step, but this is not a limitation. Absent.
  • inclined surfaces 23b and 23c may be provided on both sides of the opposing surface 23a in the bypass passage width 34 direction.
  • the inclined surfaces 23b and 23c are gradually inclined away from the package surface as they move from the opposing surface 23a to the outside in the bypass passage width 34 direction.
  • the space portions 27 and 28 through which air flows can be formed on both sides of the convex portion 23 in the bypass passage width 34 direction. It is possible to secure a larger cross-sectional area by expanding it.
  • both the space portions 27 and 28 are not necessarily provided, and may be provided in either one.
  • FIG. 19 is a diagram showing still another specific example of the present embodiment.
  • the present invention is not limited to such a configuration, What is necessary is just the structure which can expand the cross-sectional area of a 1st channel
  • passage portions 29 and 30 are provided on both sides in the bypass passage width 34 direction of the opposing surface 23a facing the entire surface of the chip package 21, and the throttle width is made the same as the bypass passage width 34.
  • the bypass passage 19 can be downsized.
  • the convex portion 23 is formed by resin injection molding, the size of the convex portion 23 cannot be reduced due to the gate position. However, the circulation 33 of the flow can be similarly suppressed.
  • FIG. 20 is a relational diagram in which the minimum flow rate value under pulsation according to the condition of the ratio of the cross-sectional area on the flow rate detecting unit side and the cross-sectional area on the back side of the package is plotted.
  • the cross-sectional area ratio between the cross-sectional area S1 on the package surface side and the cross-sectional area S2 on the package back surface side is the air circulation 33 through which air flows from the second passage portion on the package back surface side to the first passage portion on the package surface side.
  • S1 / (S1 + S2) is set to be 0.5 or less (0.25 ⁇ S1 / (S1 + S2) ⁇ 0.5). More preferably, as shown in FIG. 20, it is set so that Qmin is 0.35 or less, which is a cross-sectional area ratio that converges to a constant value (0.25 ⁇ S1 / (S1 + S2) ⁇ 0.35).
  • the cross-sectional area S1 of the narrowest part on the package surface side is narrower than the cross-sectional area S2 of the narrowest part on the package back side due to the convex portion 23, and the package surface from the back side of the package during low idle operation
  • the first passage portion on the package surface side may be changed from the first passage portion on the package back surface side.
  • air flows into the second passage portion and the flow rate detection unit 22 erroneously detects the air flow rate.
  • the shunt ratio is set so that the area ratio S1 / (S1 + S2) between the cross-sectional area S1 of the narrowest part on the package surface side and the cross-sectional area S2 of the narrowest part on the package back side becomes 0.75 or less.
  • the thermal flow meter of the present embodiment not only does the foreign matter reach the package surface side, but also the convex layer 23 is provided on the package surface side, so that the boundary layer of the flow rate detection unit 22 is formed.
  • the detection accuracy of the low flow rate can be improved, and the circulation of the air flow around the flow rate detection unit 22 between the package surface side and the bypass back surface side can be suppressed. Therefore, erroneous detection of backflow by the flow rate detection unit 22 can be prevented, and the intake air flow rate can be measured with high accuracy under low flow rate pulsation conditions.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of the thermal flow meter 1 in the second embodiment.
  • the bypass passage 19 has a structure that branches into a first bypass passage and a second bypass passage 36 on the way. A part of the air taken into the bypass passage 19 from the bypass passage inlet 40A passes through the first bypass passage (the other branch passage) and is discharged from the discharge port 35, and the remaining air passes through the second bypass passage ( One branch passage 36) passes through the portion where the chip package 21 is provided and is discharged from the bypass passage outlet 40B.
  • the thermal flow meter 1 of the second embodiment considers a structure in which air is diverted into the second bypass passage 36 and the discharge port 35 before reaching the chip package 21 that supports the flow rate detection unit 22. ing.
  • Such a branch structure of the bypass passage 19 has an effect of improving the fouling resistance of the flow rate detection unit 22 because most of the fouling material can be guided to the discharge port 35 by inertia force.
  • Factors that cause the circulation 33 of the flow around the chip package 21 under the pulsation during low idle operation are the force generated by the pressure difference, the inertial force of the air flow on the flow rate detection unit 22 side, the chip package Based on the flow rate just before 21.
  • the air in the bypass passage 19 is divided into the second bypass passage 36 and the discharge port 35, it is necessary to further consider the flow rate of the air after being divided by this division.
  • FIG. 21 shows a sectional area A1 in which air flows to the second bypass passage flow 38 side of the branch portion 39 to the second bypass passage 36, a sectional area A2 in which air flows to the discharge port 35, and a sectional area ratio A1 / ( This is a plot of the minimum flow rate value under pulsation when the condition of (A1 + A2) * S1 / (S1 + S2) is changed.
  • the cross-sectional area ratio A1 / (A1 + A2) * S1 / (S1 + S2) is set to be 0.5 or less in the sense of preventing air circulation 33 where air flows from the package back side to the package surface side ( 0.25 ⁇ A1 / (A1 + A2) * S1 / (S1 + S2) ⁇ 0.5). More preferably, as shown in FIG. 21, it is set so that Qmin is 0.35 or less, which is a cross-sectional area ratio that converges to a constant value (0.25 ⁇ A1 / (A1 + A2) * S1 / (S1 + S2) ⁇ 0.35 ).
  • the cross-sectional area ratio A1 / (A1 + A2) * S1 / (S1 + S2) may be set to be 0.75 or less.
  • the air flow circulation 33 around the chip package 21 can be suppressed. It becomes possible, and it is possible to further improve the pulsation characteristics.
  • k is the number of branch points bifurcated into two
  • S1 1 to S1 k are passage cross-sectional areas on the flow rate detection unit 22 side at each branch point
  • S2 1 to S2 k are flow rate detection units at each branch point.
  • the cross-sectional area on the side opposite to the 22 side is shown.
  • a drain hole 41 is provided, A third bypass passage 43 that connects the second bypass passage 36 and the drain hole 41 may be provided.
  • a third bypass passage 43 provided with a humidity sensor 44 is provided as shown in FIG. May be provided.
  • a 4th bypass channel may be provided.
  • a partition plate 45 may be provided in the bypass passage 19.
  • This case can also be considered in the same manner as in the previous embodiment. That is, the cross-sectional area of the narrowest part (throttle 24) on the flow rate detection unit 22 side is S1, the cross-sectional area of one narrowest part partitioned by the partition plate 45 on the back side of the package is S2, and the narrowest part on the other side
  • the cross-sectional area of the part is S3
  • the same effect can be obtained even if S1 / (S1 + S2 + S3) satisfies the relationship of 0.25 or more.
  • the chip package structure in which a part of the flow rate detection element is sealed with resin as the support portion for supporting the flow rate detection unit 22 has been described as an example.
  • another structure in which the flow is detected while being supported may be used.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • 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.
  • 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.
  • Air flow on the back side of the package, 27 ... Space, 28 ..., 31 ... Flow rate in body 17, 32 ... Detection flow rate of conventional thermal flow meter, 33. Air circulation, 34. Bypass passage width, 35. Discharge port, 36. Second bypass passage, 37. Flow to discharge port, 38. Flow to second bypass passage, 39. Branch to second bypass passage. 40 ... Bypass passage entrance, 41 ... Drain hole, 42 ... Branch to third bypass passage, 43 ... Third bypass passage, 44 ... Humidity sensor, 45 ... Partition plate, 46 ... First flow on the back side of the package, 47 > Second flow on the back of the package

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

流量検出部側から背面側、あるいは、背面側から流量検出部側への空気の流れの循環を抑制して逆流の誤検出を防止し、高精度に気体流量を測定する熱式流量計を得ること。 本発明の熱式流量計1は、被計測気体が通過するバイパス通路19と、バイパス通路内を第１の通路部と第２の通路部とに分割する分割部21と、分割部の第１の通路部側の面に設けられて被計測気体の流量を検出する流量検出部22とを備える。そして、第１の通路部は、流量検出部が露出する検出面と、検出面の流量検出部に対向する対向面23aと、対向面から第１の通路部のバイパス通路幅方向に偏倚した位置に配置されて流量検出部に対向しない非対向面27a、28aとを有しており、非対向面の方が対向面よりも検出面から離間している。

Description

熱式流量計
　本発明は、熱式流量計に関する。
　自動車用エンジンにおいては、燃料噴射量を制御するために吸入空気流量を測定する必要がある。吸入空気流量を測定する装置の一種に、発熱抵抗体を用いた熱式流量計がある。この熱式流量計は、流量検出素子に形成される流量検出部と計測対象である吸入空気流量との間で熱伝達を行うことにより、吸入空気流量を計測するように構成されている。
　この熱式流量計は、エンジンに吸入空気を取り込むための吸気管に取り付けられている。この吸気管内は、エンジンオイルや未燃焼ガス、EGRガスなどの空気以外の物質が到達したり、空気流れに乱れが生じて脈動が発生したりする環境である。
　このような環境下で、吸入空気流量を高精度に計測するために、熱式流量計は、バイパス通路を備えており、このバイパス通路内に流量検出部が配置されている。
　特許文献１には、バイパス通路内で流量検出素子側とその反対側に流れを分流することで、流量検出部へのダスト等の汚損物質の到達を低減することが開示されている。
　特許文献２には、流量検出素子が設けられていない側の支流路の損失が、流量検出素子面側の支流路の損失よりも大きくすることで、空気脈動の影響を低減させることが開示されている。
特開２００９－１２２０５４号公報 特開２００２－５４９６２号公報
　近年では、燃費改善のため、エンジン排気量のダウンサイジング化に伴い、低アイドル化が進んでいる。低アイドル化では、吸入空気流量がより低流量となるため、低流量の検出精度向上が必要となる。さらに、クランクケース内のオイル劣化を防止するため、吸入空気流量検出装置とスロットルバルブとの間の吸気管内とクランクケース内がブローバイガス配管で繋がる構造が検討されている。
　エンジンのピストン運動によって、クランクケース内では圧力変動が発生しており、この圧力変動がブローバイガス配管内を伝わって熱式流量測定装置まで到達する。特に、低アイドル(低流量)条件下では、新規吸入空気流量が少なくなるため、相対的にブローバイガス配管からの圧力の影響が大きくなる。これによって、本来は脈動が生じ得ない低流量条件下でも、空気脈動が生じる場合がある。そのため、この低流量条件下での空気脈動においても高精度で吸入空気流量を検出する必要がある。
　バイパス通路を流量検出部側と流量検出部が設けられていない背面側とで分流する構造では、それぞれの流路抵抗に違いがあると、その流路抵抗の違いにより流速差が発生する。特に、流量検出部側は、流れを整流させるために絞り形状を設けるため、流量検出部側と背面側とで流路抵抗に差が生じる。
　脈動下では、流速差の影響で圧力差が生じ、流速が速いと負圧の圧力差となり、流速が遅いと大気圧に近い圧力差となる。例えば流量検出部側の流量抵抗が背面側の流量抵抗よりも大幅に大きい場合、圧力差によって、背面側の空気が流量検出素子側へ引っ張られることで、背面側から流量検出素子側に空気が流れ込む空気の流れの循環が発生する。これが原因となって、吸気ダクト内では吸入空気の流れの逆流が発生していないにもかかわらず、熱式流量計では逆流を検出してしまうという新たな課題を見いだした。
　本発明の目的は、流量検出部側から背面側、あるいは、背面側から流量検出部側への空気の流れの循環を抑制し、逆流を誤検出せずに、高精度に気体流量を測定する熱式流量計を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明では、請求項１に記載の構造を備える。
　本発明によれば、流量検出部側と背面側との間における空気の流れの循環を抑制し、逆流の誤検出を防止し、低流量脈動条件下において、高精度に吸入空気流量を計測することができる。
通常運転時におけるブローバイガスの流れを示す図。 低アイドル運転時におけるブローバイガスの流れを示す図。 熱式流量計の吸気ボディへの装着図。 図３のA-A’断面図。 低アイドル運転時における吸気通路内の流量特性を示すグラフ。 通常運転時におけるバイパス通路内の空気の流れを示す図４のB-B’断面図。 低アイドル運転時におけるバイパス通路内の空気の流れを示す図４のB-B’断面図。 従来技術の構造を示す図４のC-C’断面図。 実施例1の構造を示す図４のC-C’断面図。 実施例1の構造を示す図４のC-C’断面図。 従来技術の構造を図8のD方向から見た図。 実施例1の構造を図10のD方向から見た図。 実施例1の他の具体例を示す図４のC-C’断面図。 実施例1の他の具体例の構造を図10のD方向から見た図。 実施例1の他の具体例の構造を示す図４のC-C’断面図。 実施例1の他の具体例の構造を図10のD方向から見た図。 実施例1の他の具体例の構造を図10のD方向から見た図。 実施例1の他の具体例の構造を示す図４のC-C’断面図。 実施例1の他の具体例の構造を示す図４のC-C’断面図。 断面積の比率に応じた脈動下の最小流量値をプロットした関係図。 実施例2の構造を示す図。 断面積の比率に応じた脈動下の最小流量値をプロットした関係図。 実施例2の他の具体例を説明する図。 実施例2の他の具体例を説明する図。 実施例2の他の具体例を説明する図４のB-B’断面図。
　以下、本発明の熱式流量計の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
　実施例１について、図1から図10を用いて説明する。
　図1及び図2は、自動車のエンジンシステムの構成を示す図であり、図1は、通常運転時におけるブローバイガスの流れを説明する図、図2は、低アイドル運転時におけるブローバイガスの流れを説明する図である。なお、以下の説明では、従来よりも低いエンジン回転数でアイドル運転するエンジン運転状態を低アイドル運転時と称し、低アイドル運転以外のエンジン運転状態を通常運転時とする。
　エンジンシステムは、エンジン本体と、エンジン本体に接続された吸気通路及び排気通路を有している。吸気通路には、上流側から順番に、エアクリーナ4と、スロットルバルブ9と、インテークマニホールド3が設けられ、排気通路には、エキゾーストマニホールド11が設けられている。熱式流量計1は、エアクリーナ4とスロットルバルブ9の間に配置されており、エンジン本体に吸入される新規吸入空気7の流量を検出する。
　図3は、熱式流量計の吸気ボディへの装着図、図4は、図3のA-A’断面図である。
　熱式流量計1は、エアクリーナ4とスロットルバルブ9の間に配置された吸気ボディ17に取り付けられている。熱式流量計1は、吸気ボディ17の開口部から挿入されて基端が吸気ボディ17に固定され、先端が吸気ボディ17の中心よりも突出した位置に配置される。熱式流量計1は、所定の厚みを有する平板形状を有しており、平面部が吸気ボディ17の中心軸線に沿って平行となるように配置固定されている。
　上記構成を有するエンジンシステムでは、図１に示すように、新規吸入空気7がエアクリーナ4を介して吸気通路に取り込まれ、スロットルバルブ9を通過してインテークマニホールド3を通り、吸気バルブ14から燃焼室内に取り込まれる。このエンジンシステムには、クランクケース5内の潤滑油の劣化を防ぐために、クランクケース5内に新規吸入空気を循環させるためのブローバイガス配管6A、6Bが設けられている。
　ブローバイガス配管6Aは、一端が熱式流量計1とスロットルバルブ9との間で吸気通路に連通して接続され、他端がエンジン本体のクランクケース５内に連通して接続されている。そして、ブローバイガス配管6Bは、一端がインジェクター12とスロットルバルブ9との間のインテークマニホールド3に連通して接続されており、他端がPCV2(ポジティブクランクケースベンチレーション)を介してエンジン本体のクランクケース5内に連通して接続されている。
　通常運転時は、ブローバイガス配管6Aを通して吸気通路内の新規吸入空気7の一部がクランクケース5内に取り込まれ、ブローバイガス配管6Bを通してクランクケース5内のブローバイガスがインテークマニホールド3に戻される。これによって、クランクケース5内の空気が新規吸入空気で循環される。
　一方、図2に示すように、低アイドル運転の場合は、エンジン回転数が低いため、新規吸入空気7の流量が少なくなる。しかしながら、ピストン10の往復運動によるクランクケース5内の圧力変動は通常運転の場合と変わらずに発生する。
　したがって、低アイドル運転時にクランクケース5内のブローバイガス8がブローバイガス配管6Aを通り、熱式流量計1とスロットルバルブ9との間から吸気通路に戻ってしまう。さらに、低アイドル運転では、スロットルバルブ9が閉じてしまっているため、ブローバイガス8は熱式流量計1に到達する。この条件では、低流量でも空気の脈動が発生する。
　図5は、低アイドル運転時における吸気通路内の流量特性を示すグラフであり、実線32は、従来の熱式流量計で検出した吸入空気の流量を示し、点線31は、真の吸入空気流量を示す図である。図5に示すように、実際には逆流は発生していないが、従来の熱式流量計では、最低吸入空気流量Qminがマイナスになっており、逆流を誤検出してしまう。
　図6は、通常運転時におけるバイパス通路内の空気の流れを示す図4のB-B’断面図、図7は、低アイドル運転時におけるバイパス通路内の空気の流れを示す図4のB-B’断面図である。
　熱式流量計1は、吸気ボディ17内を流れる吸入空気の一部を取り込むバイパス通路19を有している。バイパス通路19は、吸気ボディ17のエアクリーナ4側に向かってバイパス通路入口40Aが開口し、吸気ボディ17のエンジン本体側に向かってバイパス通路出口40Bが開口しており、バイパス通路入口40Aからバイパス通路19内に流入した吸入空気を１周回してからバイパス通路出口40Bより流出させるループ形状を有している。
　そして、図6に示すように、バイパス通路19内には、チップパッケージ21が配置されている。チップパッケージ21は、平板形状を有しており、チップパッケージ21のパッケージ表面である検出面には、吸入空気の流量を検出するための流量検出部22が露出して設けられている。チップパッケージ21は、バイパス通路19を流れる吸入空気の流れに沿うように配置されており、バイパス通路19をパッケージ表面側である第1の通路部とパッケージ裏面側の第２の通路部とに分割している（分割部）。
　このようにチップパッケージ21によってバイパス通路19をパッケージ表面側の第１の通路部とパッケージ裏面側の第２の通路部とに分割することによって、パッケージ裏面側には、水や汚損物等の異物を含んだ空気を流し、これらの異物が流量検出部22に付着するのを防いでいる。
　バイパス通路19は、パッケージ表面側の第1の通路部に、空気流れを縮流する凸部23が設けられている。凸部23は、流量検出部22に向かって突出している。これによって、バイパス通路19のパッケージ表面側には、空気の流れを絞る絞り24が形成され、流量検出部22との間に吸入空気の境界層が形成されるのを防ぐことができる。
　一方、凸部23を設けたことにより、パッケージ表面側の空気流れ25は、パッケージ裏面側の空気流れ26よりも遅くなり、空気流れの速度差が生じる。
　図8は、従来技術の構造を示す図4のC-C’断面図、図11は、従来技術の構造を図8のD方向から見た図である。図8に示すC-C’断面は、バイパス通路19の断面積が最狭となる最狭部の断面であり、流量検出部22の位置で切断した断面である。通常運転時では、図8に示すように、流量検出部22側の空気流れ25およびパッケージ裏面側の空気流れ26は、図8の紙面手前から奥に向かって流れている。吸気ボディ17内の流れが脈動しており、順方向(エアクリーナ4からスロットルバルブ9方向)から無風状態になると、パッケージ21によって分流された空気流れ25と26も同様に無風状態へなろうとする。
　しかし、流量検出部22側の空気流れ25とパッケージ裏面側の空気流れ26との間には速度差があるため、相対的に速度の遅い流量検出部22側の空気流れ25がパッケージ裏面側の空気流れ26よりも先に無風状態に到達する。そのため、図7に示されるように、パッケージ裏面側から流量検出部22側へ回り込む空気流れの循環33が発生し、この流れを流量検出部22が検出することで、吸気ボディ17内では逆流が発生していなくても熱式流量計1は逆流を出力してしまう。
　これは、流量検出部22側の空気流れ25とパッケージ裏面側の空気流れ26との間に流速差が生じることで、圧力差が生じ、流量検出部22側の空気流れ25の慣性力が圧力差で生じる力よりも小さくなると圧力差に引っ張られて、パッケージ表面側からパッケージ裏面側に空気が回り込み、チップパッケージ21の周りに空気の流れの循環33が発生し、逆流となってしまうからである。
　図9及び図10は、実施例1の構造を示すC-C’断面図、図12は、実施例1の構造を図10のD方向から見た図である。図9及び図10に示す断面は、本実施例におけるバイパス通路19の断面積が最狭となる最狭部の断面であり、流量検出部22の位置で切断した断面である。
　バイパス通路19は、パッケージ表面側の第1の通路部において、流量検出部22が露出するチップパッケージ21のパッケージ表面（検出面）と、パッケージ表面の流量検出部22に対向する対向面23aと、対向面23aからバイパス通路幅34方向に偏倚した位置に配置されてパッケージ表面には対向するが流量検出部22には対向しない非対向面27a、28aとを有している。非対向面27a、28aは、対向面23aよりもチップパッケージ21のパッケージ表面から離間している。対向面23aと非対向面27a、28aは、間に段差を介して互いに平行に配置された構成を有している。
　バイパス通路19は、パッケージ表面側の第1の通路部において、流量検出部22に向かって突出しかつバイパス通路幅34よりも幅狭の凸部23を有しており、対向面23aは、凸部23の先端に形成され、非対向面27a、28aは、凸部23に対してバイパス通路幅34方向に偏倚した位置に形成されている。したがって、絞り24の他に、凸部23のバイパス通路幅34方向両側にも空気が流れる空間27と28を有している。
　本実施例によれば、低アイドル運転時にチップパッケージ21周りに空気の流れの循環33が生じるか否かは、C-C’断面から見たときの流量検出部22側の空気が流れる第１の通路部の断面積S1とパッケージ裏面側の空気が流れる第２の通路部の断面積S2の比率である断面積比（S1/(S1+S2)）によって決まる。
　従来構造では、図8及び図11に示すように、凸部23はバイパス通路幅34と同等の幅になっている。すなわち、従来技術では、バイパス通路19の第1の通路部のバイパス通路幅34全幅に亘って凸部23が設けられている。したがって、パッケージ表面側の断面積とパッケージ裏面側の断面積との差が大きく、パッケージ表面側を流れる空気とパッケージ裏面側を流れる空気の圧力差が大きくなり、チップパッケージ21周りの空気の循環33が発生するおそれがある。
　これに対して、本実施例では、図9、図10、図12に示すように、バイパス通路19の第1の通路部のバイパス通路幅34よりも幅狭の凸部23を有している。第1の通路部は、凸部23のバイパス通路幅34方向両側に空気が流れる空間27と28が設けられており、第1の通路部の断面積が従来よりも広げられている。したがって、パッケージ表面側の断面積S1とパッケージ裏面側の断面積S2との差を小さくし、パッケージ表面側を流れる空気とパッケージ裏面側を流れる空気の圧力差を小さくすることができる。したがって、空気流れの損失を減らして流量検出部22側により多くの空気を流すことで、圧力差を低減することが可能となり、チップパッケージ21周りの流れの循環33を抑制することが可能である。
　図13から図16は、本実施例の他の具体例を示す図である。本実施例は、空間27と28の両方を設ける必要はなく、少なくとも一方に設けてもよい。上述のように空間部27と28の両方を設けた方が、パッケージ表面側の断面積をより広く確保することができ、圧力差の観点からも好ましいが、空間部27と28のいずれか一方を設けただけでも、パッケージ裏面側との圧力差を少なくすることができる。
　図13及び図14に示す例では、空間部28のみを設けている。空間部28は、ループ形状を有するバイパス通路19の内周面側に配置されている。空気に含まれる水や汚損物などの異物は、ループ形状のバイパス通路19内を通過する際に、遠心力によって外周面側に移動し、外周面に沿って移動する。バイパス通路19のパッケージ表面側は、空間部28によって内周面側が大きく開口しているので、異物によって閉塞されるおそれがなく、安定した空気の流れを確保することができる。
　図15及び図16に示す例では、空間部27のみを設けている。空間部27は、ループ形状を有するバイパス通路19の外周面側に配置されている。上述のように、空気に含まれる異物は、ループ形状のバイパス通路19内を通過する際に、遠心力によって外周面側に移動し、外周面に沿って移動する。バイパス通路19のパッケージ表面側は、空間部27によって外周面側が大きく開口しているので、異物を通過させ易く、安定した空気の流れを確保することができる。
　図17は、本実施例のさらに他の具体例を示す図である。本実施例では、図12に示すように、バイパス通路19内の空気流れ20に対して平行に空間部27と28を設ける構成としなくても良く、また、空間部27、28を一定断面とする構成としなくてもよい。例えば、図17に示すように、バイパス通路19の出口側に向かって漸次断面が狭められる形状や、狭められた後に拡大される形状などの複雑な形状であってもよい。
　図18は、本実施例のさらに他の具体例を示す図である。上述の具体例では、凸部23の対向面23aと非対向面27a、28aは、間に段差を介して互いに平行に配置された構成を有していたが、かかる構成に限定されるものではない。例えば図18に示すように、対向面23aのバイパス通路幅34方向両側位置に傾斜面23b、23cを設けてもよい。傾斜面23ｂ、23ｃは、対向面23aからバイパス通路幅34方向外側に移行するにしたがって漸次パッケージ表面から離間する方向に傾斜している。かかる構成によっても、絞り24の他に、凸部23のバイパス通路幅34方向両側にも空気が流れる空間部27と28を形成することができ、バイパス通路19のパッケージ表面側の断面積を従来よりも広げてより大きな断面積確保することができる。
　したがって、パッケージ表面側の第１の通路部の断面積S1とパッケージ裏面側の第２の通路部の断面積S2との差を小さくし、パッケージ表面側を流れる空気とパッケージ裏面側を流れる空気の圧力差を小さくすることができる。したがって、空気流れの損失を減らしてパッケージ表面側により多くの空気を流すことで、圧力差を低減することが可能となり、チップパッケージ21周りの流れの循環33を抑制することが可能である。なお、空間部27と28は、必ず両方設ける必要はなく、いずれか一方に設けてもよい。
　図19は、本実施例のさらに他の具体例を示す図である。上述の各具体例では、対向面23aと非対向面27a、28aの両方をチップパッケージ21に対向する位置に配置した例について述べたが、かかる構成に限定されるものではなく、パッケージ表面側の第１の通路部の断面積を従来よりも広げることができる構成であればよい。
　したがって、例えば図19に示すように、チップパッケージ21の全面に亘って対向する対向面23aのバイパス通路幅34方向両側に通路部29、30を設けて、絞り幅をバイパス通路幅34と同じくしたまま、空間部27,28を設けても同様の効果が得られる。図10に記載の構造では、バイパス通路19の小型化が可能である。一方で、図19のような構造では、例えば凸部23が樹脂の射出成形により形成される構造である場合に、ゲート位置の関係で凸部23の大きさを小さくすることができないときであっても、同様に流れの循環33を抑制することができる。
　図20は、流量検出部側の断面積とパッケージ裏面側の断面積の比率の条件に応じた脈動下の最小流量値をプロットした関係図である。
　図20に示すように、流量検出部22側の最狭部の断面積S1、パッケージ裏面側の最狭部の断面積S2としたときに、S1/(S1+S2)が0.25以上となるように断面積比を設定する。この条件では、流量検出部22側を流れる空気の慣性力が、圧力差で生じる力よりも大きくなるため、パッケージ裏面側からパッケージ表面側に流れ込むチップパッケージ21周りの空気の流れの循環33を抑制することが可能となり、Qminがゼロ以上とすることが可能となる。そのため、低アイドル運転時の脈動条件下において、逆流の発生を抑制することが可能となるため、脈動特性をより改善することが可能である。
　パッケージ表面側の断面積S1とパッケージ裏面側の断面積S2との断面積比は、パッケージ裏面側の第２の通路部からパッケージ表面側の第１の通路部に空気が流れ込む空気の循環33を防ぐという意味では、S1/(S1+S2)が0.5以下となるように設定する（0.25≦S1/(S1+S2)≦0.5）。より好ましくは、図20に示すようにQminが一定値に収束する断面積比である0.35以下となるように設定する（0.25≦S1/(S1+S2)≦0.35）。
　また、上記の各具体例では、凸部23によってパッケージ表面側の最狭部の断面積S1がパッケージ裏面側の最狭部の断面積S2よりも狭く、低アイドル運転時にパッケージ裏面側からパッケージ表面側に空気が流れ込む空気の循環33を防ぐ場合について説明したが、パッケージ表面側とパッケージ裏面側の最狭部の断面積比によっては、パッケージ表面側の第１の通路部からパッケージ裏面側の第２の通路部に空気が流れ込む循環が発生し、流量検出部22が空気流量を誤検出するおそれもある。
　そこで、パッケージ表面側の最狭部の断面積S1とパッケージ裏面側の最狭部の断面積S2との面積比S1/(S1+S2)は、0.75以下となるように分流比を設定する。かかる構成とすることによって、パッケージ表面側からパッケージ裏面側に空気が流れ込む循環を抑制し、流量検出部22による誤検出を防止し、低流量脈動条件下において、高精度に吸入空気流量を計測することができる。
　上記した本実施例の熱式流量計によれば、パッケージ表面側に異物が到達することを抑制するだけでなく、パッケージ表面側に凸部２３を設けることで、流量検出部22の境界層を低減し、低流量の検出精度を向上させ、かつ、パッケージ表面側とバイパス裏面側との間における流量検出部22周りの空気の流れの循環を抑制することができる。したがって、流量検出部22による逆流の誤検出を防止し、低流量脈動条件下において、高精度に吸入空気流量を計測することができる。
［実施例２］
　次に、本発明の実施例2について図21から図25を用いて説明する。なお、実施例1と同様の構成については、説明を省略する。
　図21は、実施例2における熱式流量計1の構成を模式的に示す図である。実施例1との相違点は、バイパス通路19が途中で第一バイパス通路と第二バイパス通路36に分岐する構造を有する点である。バイパス通路入口40Aからバイパス通路19に取り込まれた空気は、一部の空気が第一バイパス通路（他方の分岐路）を通過して排出口35から排出され、残りの空気が第二バイパス通路（一方の分岐路）36に流れ込み、チップパッケージ21が設けられている部分を通過してバイパス通路出口40Bから排出される。
　すなわち、本実施例2の熱式流量計1は、流量検出部22を支持するチップパッケージ21に空気が到達する前に、第二バイパス通路36と排出口35とに分流される構造を考慮している。このようなバイパス通路19の分岐構造は、大部分の汚損物を、慣性力により排出口35に誘導することができるので、流量検出部22の耐汚損性を向上させる効果がある。
　低アイドル運転時の脈動下で、チップパッケージ21周りの流れの循環33が発生してしまう要因としては、圧力差により発生する力と、流量検出部22側の空気流れの慣性力と、チップパッケージ21直前での流量に基づく。バイパス通路19内の空気が第二バイパス通路36と排出口35とに分流される構造においては、この分流によって分流された後の空気の流量をさらに考慮する必要がある。
　図21は、第二バイパス通路36への分岐部39の第二バイパス通路流れ38側へ空気が流れる断面積をA1とし、排出口35へ空気が流れる断面積A2とし、断面積比A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)の条件を変えたときの脈動下の最小流量値をプロットしたものである。
　図22から分かるように、断面積比A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)が0.25以上となるように分流比を設定することで、Qminをゼロ以上とすることが可能となる。これは、流量検出部２２側の慣性力が、圧力差で生じる力よりも大きくなるため、チップパッケージ21周りの空気の流れの循環33を抑制することが可能となるからである。
　断面積比A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)は、パッケージ裏面側からパッケージ表面側に空気が流れ込む空気の循環33を防ぐという意味では、0.5以下となるように設定する（0.25≦A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)≦0.5）。より好ましくは、図21に示すようにQminが一定値に収束する断面積比である0.35以下となるように設定する（0.25≦A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)≦0.35）。
　また、断面積比A1/(A1+A2)*S1/(S1+S2)を、0.75以下となるように設定してもよい。かかる設定とすることによって、パッケージ表面側の第1の通路部からパッケージ裏面側の第２の通路部に空気が流れ込む循環を抑制し、流量検出部22による誤検出を防止し、低流量脈動条件下において、高精度に吸入空気流量を計測することができる。
　本実施例によれば、バイパス通路に取り込まれた空気を第一バイパス通路と第二バイパス通路36に分流する構造であっても、チップパッケージ21周りの空気の流れの循環33を抑制することが可能となり、脈動特性をより改善することが可能である。
　図23、図24、図25は、本実施例の他の具体例を示す図である。
　上記した具体例では、バイパス通路19内で吸入空気を２つに分岐する分岐点が２つある場合について述べたが、２つに分岐する分岐点が３つ以上の場合も同様に考えることが可能である。この場合、S11/(S11+S21)* S12/(S12+S22)*…* S1k/(S1k+S2k)が0.25以上と設定することで同様の効果が得られる。ここで、kは2つに分岐する分岐点の数を、S11～S1kは各分岐点における流量検出部22側の通路断面積を、S21～S2kは各分岐点における流量検出部22側とは反対側の断面積を示す。
　３つ以上の分岐がある場合として、たとえば、図23に示すように、バイパス通路19内に進入した水が流量検出部22に到達するのを抑制するために、水抜き孔41を設けて、第二バイパス通路36と水抜き孔41との間をつなぐ第三バイパス通路43を設ける場合がある。
　また、熱式流量計1が湿度センサを一体に備える場合には、流量検出部22への影響を抑制するために、図24に示すように、湿度センサ44が設けられる第三バイパス通路43を設ける場合がある。また、図示しないが、さらに圧力センサを設ける場合には、第４バイパス通路を設ける場合がある。　このようにバイパス通路19に３以上の複数の分岐を設ける場合においても、低アイドル運転時の脈動下におけるチップパッケージ21周りの空気の流れの循環33を抑制し、脈動特性を向上させることが可能である。
　また、３つに分岐する構造として、例えば図25に示すように、バイパス通路19内に仕切板45を設けてもよい。この場合も先の実施例と同様に考えることができる。すなわち、流量検出部22側の最狭部（絞り24）の断面積をS1、パッケージ裏面側の仕切り板45により仕切られている一方側の最狭部の断面積をS2、他方側の最狭部の断面積をS3とした場合、S1/（S1＋S2＋S3）が0.25以上の関係を満たしても、同様の効果を得られることができる。
　上記した各実施例では、流量検出部22を支持する支持部として、流量検出素子の一部を樹脂により封止するチップパッケージの構造を例に挙げたが、セラミック基板やプリント基板、樹脂成型体等、流量検出素子を支持しつつ分流しているような他の構造でも良い。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態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。
１‥熱式流量計、２‥PCV(ポジティブクランクケースベンチレーション)、３‥インテークマニホールド、４‥エアクリーナ、５‥クランクケース、６‥ブローバイガス配管、７‥新規吸入空気、８‥ブローバイガス、９‥スロットルバルブ、１０‥ピストン、１１‥エキゾーストマニホールド、１２‥インジェクター、１３‥コネクティングロッド、１４‥吸気バルブ、１５‥排気バルブ、１６‥吸気温度センサ、１７‥吸気ボディ、１８‥主通路、１９‥バイパス通路、２０‥空気流れ、２１‥チップパッケージ（分割部）、２２‥流量検出部、２３‥凸部、２４‥絞り、２５‥パッケージ表面側の空気流れ、２６‥パッケージ裏面側の空気流れ、２７‥空間部、２８‥間部、３１‥ボディ17内の流量、３２‥従来の熱式流量計の検出流量、３３‥空気の循環、３４‥バイパス通路幅、３５‥排出口、３６‥第ニバイパス通路、３７‥排出口への流れ、３８‥第ニバイパス通路への流れ、３９‥第ニバイパス通路への分岐部、４０‥バイパス通路入り口、４１‥水抜き孔、４２‥第三バイパス通路への分岐部、４３‥第三バイパス通路、４４‥湿度センサ、４５‥仕切り板、46‥パッケージ裏面側第一流れ、47‥パッケージ裏面第二流れ

Claims (11)

  1. 　被計測気体が通過するバイパス通路と、
    　該バイパス通路内を第１の通路部と第２の通路部とに分割する分割部と、
    　前記第１の通路部に設けられて前記被計測気体の流量を検出する流量検出部と、を備え、
    　前記第１の通路部は、前記流量検出部が露出する検出面と、該検出面の前記流量検出部に対向する対向面と、該対向面から前記第１の通路部のバイパス通路幅方向に偏倚した位置に配置されて前記流量検出部に対向しない非対向面とを有しており、前記非対向面の方が前記対向面よりも前記検出面から離間していることを特徴とする熱式流量計。
  2. 　前記第１の通路部は、前記流量検出部に向かって突出しかつ前記第１の通路部のバイパス通路幅よりも幅狭の凸部を有しており、
    　前記対向面は、前記凸部の先端に形成され、
    　前記非対向面は、前記凸部に対して前記バイパス通路幅方向に偏倚した位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  3. 　前記非対向面は、前記対向面に対して前記第１の通路部のバイパス通路幅方向一方側の位置と他方側の位置の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  4. 　前記対向面と前記非対向面との間に段差を介して互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  5. 　前記非対向面は、前記対向面から前記第１の通路部のバイパス通路幅方向に離間するに応じて前記検出面から離間する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の熱式流量計。
  6. 　被計測気体が通過するバイパス通路と、
    　該バイパス通路内を第１の通路部と第２の通路部とに分割する分割部と、
    　前記第１の通路部に設けられて前記被計測気体の流量を検出する流量検出部と、を備え、
    　前記バイパス通路は、前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と、前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2)≦0.75の条件を満たすことを特徴とする熱式流量計。
  7. 　前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2)≦0.5の条件を満たすことを特徴とする請求項６に記載の熱式流量計。
  8. 　前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2)≦0.35の条件を満たすことを特徴とする請求項６に記載の熱式流量計。
  9. 　被計測気体が通過するバイパス通路と、
    　該バイパス通路内を第１の通路部と第２の通路部とに分割する分割部と、
    　前記第１の通路部に設けられて前記被計測気体の流量を検出する流量検出部と、を備え、
    　前記バイパス通路は、前記流量検出部よりもバイパス通路入口側で分岐し、開口面積A1で前記流量検出部に連通する一方の分岐路と、開口面積A2で排出口に連通する他方の分岐路とを有しており、前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と、前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2) *A1/(A1+A2)≦0.75の条件を満たすことを特徴とする熱式流量計。
  10. 　前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と、前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2) *A1/(A1+A2)≦0.5の条件を満たすことを特徴とする請求項９に記載の熱式流量計。
  11. 　前記第１の通路部の最狭部の断面積S1と、前記第２の通路部の最狭部の断面積S2と関係が0.25≦S1/(S1+S2) *A1/(A1+A2)≦0.35の条件を満たすことを特徴とする請求項９に記載の熱式流量計。
PCT/JP2017/020791 2016-06-24 2017-06-05 熱式流量計 WO2017221680A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018523668A JPWO2017221680A1 (ja) 2016-06-24 2017-06-05 熱式流量計
US16/092,644 US10942050B2 (en) 2016-06-24 2017-06-05 Thermal flowmeter
CN201780029530.0A CN109073432B (zh) 2016-06-24 2017-06-05 热式流量计
DE112017001284.8T DE112017001284B4 (de) 2016-06-24 2017-06-05 Thermischer Durchflussmesser

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016125797 2016-06-24
JP2016-125797 2016-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017221680A1 true WO2017221680A1 (ja) 2017-12-28

Family

ID=60784476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/020791 WO2017221680A1 (ja) 2016-06-24 2017-06-05 熱式流量計

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10942050B2 (ja)
JP (2) JPWO2017221680A1 (ja)
CN (1) CN109073432B (ja)
DE (1) DE112017001284B4 (ja)
WO (1) WO2017221680A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019156041A1 (ja) * 2018-02-07 2019-08-15 株式会社デンソー 物理量計測装置
JP2020106427A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社デンソー 物理量計測装置
JP2020106430A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社デンソー 物理量計測装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012093173A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Yamatake Corp フローセンサ
WO2013187251A1 (ja) * 2012-06-15 2013-12-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP2014102219A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Denso Corp 流量センサ
US20140174166A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Sensor device for detecting at least one flow property of a fluid medium
WO2015045435A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2694664B2 (ja) * 1989-03-07 1997-12-24 株式会社日立製作所 熱線式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関
JP3501746B2 (ja) * 1992-10-27 2004-03-02 株式会社半導体エネルギー研究所 流体の計測方法
NL9201906A (nl) * 1992-11-02 1994-06-01 Huiberts Albertus T Werkwijze en inrichting voor het meten van het debiet van een mediumstroom.
DE19815654A1 (de) * 1998-04-08 1999-10-14 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung zum Messen der Masse eines in einer Leitung strömenden Mediums
JP4811695B2 (ja) 2000-05-30 2011-11-09 株式会社デンソー 流量測定装置
JP3709373B2 (ja) * 2001-12-19 2005-10-26 株式会社日立製作所 流量計測装置
JP3597527B2 (ja) * 2003-05-19 2004-12-08 シーケーディ株式会社 熱式流量計
JP4609019B2 (ja) * 2004-09-24 2011-01-12 株式会社デンソー 熱式流量センサ及びその製造方法
JP5183164B2 (ja) 2007-11-19 2013-04-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 流量測定装置
JP5049996B2 (ja) * 2009-03-31 2012-10-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量測定装置
JP5272930B2 (ja) * 2009-07-01 2013-08-28 オムロン株式会社 流量測定装置
JP5425021B2 (ja) * 2010-09-06 2014-02-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 流量測定装置
JP5170209B2 (ja) 2010-10-28 2013-03-27 株式会社デンソー 流量測定装置
JP5263324B2 (ja) * 2011-03-24 2013-08-14 株式会社デンソー 空気流量測定装置
JP5422015B2 (ja) * 2012-04-16 2014-02-19 アズビル株式会社 流量計
JP5662381B2 (ja) 2012-06-15 2015-01-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP5801761B2 (ja) * 2012-06-15 2015-10-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP5755185B2 (ja) * 2012-06-15 2015-07-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012093173A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Yamatake Corp フローセンサ
WO2013187251A1 (ja) * 2012-06-15 2013-12-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP2014102219A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Denso Corp 流量センサ
US20140174166A1 (en) * 2012-12-20 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Sensor device for detecting at least one flow property of a fluid medium
WO2015045435A1 (ja) * 2013-09-30 2015-04-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019156041A1 (ja) * 2018-02-07 2019-08-15 株式会社デンソー 物理量計測装置
JP2020106427A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社デンソー 物理量計測装置
JP2020106430A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 株式会社デンソー 物理量計測装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2017221680A1 (ja) 2019-01-24
CN109073432B (zh) 2021-01-29
DE112017001284T5 (de) 2018-12-06
US10942050B2 (en) 2021-03-09
JP6731098B2 (ja) 2020-07-29
CN109073432A (zh) 2018-12-21
DE112017001284B4 (de) 2023-01-26
US20190128716A1 (en) 2019-05-02
JP2019197068A (ja) 2019-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6731098B2 (ja) 熱式流量計
EP2187181B1 (en) Air flow measuring device
JP3681627B2 (ja) 流量及び流速測定装置
EP1666716A2 (en) Intake system for internal combustion engine
CN110067614A (zh) 发动机的进气歧管排放总成
US7523731B2 (en) Intake system for internal combustion engine
KR940004877B1 (ko) 열선식 공기유량계
JP2006047272A (ja) 流量センサ
JP7095234B2 (ja) 排ガス再循環装置
CN111550311B (zh) 内燃机的异常判定装置
EP3187708B1 (en) Intercooler device for supercharged internal combustion engine
JP2019138707A (ja) 物理量計測装置
JP5085889B2 (ja) 発熱抵抗体式流量測定装置
JPH021518A (ja) 熱線式空気流量計
JP6730218B2 (ja) 吸気ダクト
RU2734539C1 (ru) Антиобледенительное устройство выпускного патрубка pcv впускного коллектора
JP7188272B2 (ja) ブローバイガス処理装置
JP4827028B2 (ja) 圧力検出装置の取付構造
JP4173847B2 (ja) 内燃機関の吸気装置
US7395700B2 (en) Intake device for internal combustion engine and method of measuring intake air amount
JPH0240849B2 (ja)
JP5577836B2 (ja) 内燃機関のブローバイガス処理装置
EP3832084A1 (en) Internal combustion engine
JP4250580B2 (ja) 内燃機関の吸気装置
JP4173848B2 (ja) 内燃機関の吸気装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018523668

Country of ref document: JP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17815149

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17815149

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1