DE112013002961B4

DE112013002961B4 - Thermischer Durchflussmesser

Info

Publication number: DE112013002961B4
Application number: DE112013002961.8T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive Systems Morino Takeshi; c/o Hitachi Car Engineering Co. Tashiro Shinobu; c/o Hitachi Automotive Systems Tokuyasu Noboru; c/o Hitachi Automotive Systems L Hanzawa Keiji; c/o Hitachi Ltd. Inoue Atsushi; c/o Hitachi Automotive Systems L Uenodan Akira
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: JP5662381B2; JP2014001956A; DE112013002961T5; CN104395707B; CN104395707A; US9605986B2; WO2013187231A1; US20150185058A1

Abstract

Thermischer Durchflussmesser, enthaltend:einen Nebendurchgang, durch welchen ein von einem Hauptdurchgang (124) kommendes Messobjekt-Gas (30) strömt;einen Luftmengenmessteil (602), welcher eine Wärmemenge misst, indem er eine Wärmeübertragung durch eine Wärmeübertragungsfläche (437) mit dem durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gas (30) durchführt; undeinen Stützkörper (400), welcher unter Verwendung eines ersten Harzwerkstoffs mit dem Luftmengenmessteil (602) integriert so gebildet ist, dass mindestens die Wärmeübertragungsfläche (437) freiliegt, wobeider Stützkörper (400) einen Durchgang, in welchem das Luftmengenmessteil (602) angeordnet ist, und eine Verarbeitungseinheit, in welcher eine Schaltung angeordnet ist, enthält,der Stützkörper (400) an einer Befestigungswand (372) befestigt ist, welche unter Verwendung eines zweiten Harzwerkstoffs den Nebendurchgang bildet, und der Durchgang des Stützkörpers (400) im Nebendurchgang angeordnet ist, undein einen konkaven Teil (383) aufweisender Speicherteil (384) im Nebendurchgang so gebildet ist, dass er der Befestigungswand (372) gegenüberliegt, und aus einem dritten, vom ersten und vom zweiten Harzwerkstoff verschiedenen Harzwerkstoff gefertigt ist, und mindestens ein Teil eines Endteil des Stützkörpers (400), das von der Befestigungswand (372) getrennt ist, im Durchgang des Stützkörpers (400) in den konkaven Teil (383) des Speicherteils (384) aufgenommen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermischen Durchflussmesser.
Stand der Technik
Ein thermischer Durchflussmesser, welcher einen Durchfluss von Gas misst, ist so konfiguriert, dass er einen Luftmengenmessteil zum Messen eines Durchflusses enthält, so dass ein Durchfluss des Gases gemessen wird, indem eine Wärmeübertragung zwischen dem Luftmengenmessteil und dem Gas als einem Messobjekt durchgeführt wird. Der durch den thermischen Durchflussmesser gemessene Durchfluss findet als ein bedeutender Steuerparameter für verschiedene Vorrichtungen breite Anwendung. Der thermische Durchflussmesser ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchfluss von Gas wie ein Massendurchfluss gegenüber anderen Arten von Durchflussmessern mit relativ hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Jedoch ist es wünschenswert, die Messgenauigkeit des Gasdurchflusses weiter zu verbessern. Zum Beispiel werden an ein Fahrzeug, in welches ein Verbrennungsmotor eingebaut ist, hohe Anforderungen hinsichtlich Kraftstoffverbrauch oder Abgasreinigung gestellt. Um diesen Anforderungen zu genügen, ist es wünschenswert, die Ansaugluftmenge, welche ein Hauptparameter des Verbrennungsmotors ist, mit hoher Genauigkeit zu messen. Der thermische Durchflussmesser, welcher die zum Verbrennungsmotor geleitete Ansaugluftmenge misst, weist einen Nebendurchgang, welcher einen Teil der Ansaugluftmenge aufnimmt, und einen im Nebendurchgang angeordneten Luftmengenmessteil auf. Der Luftmengenmessteil misst einen Zustand des durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gases, indem er eine Wärmeübertragung mit dem Messobjekt-Gas durchführt, und gibt ein elektrisches Signal aus, welches der zum Verbrennungsmotor geleiteten Ansaugluftmenge entspricht. Dieses Verfahren wird zum Beispiel in JP 2011-252796 A (PTL 1) erörtert.
Um einen Durchfluss eines Gases unter Verwendung eines thermischen Durchflussmessers mit hoher Genauigkeit zu messen, ist es erforderlich, einen Luftmengenmessteil des thermischen Durchflussmessers mit hoher Genauigkeit im Nebendurchgang, welcher im thermischen Durchflussmesser vorgesehen ist, um ein durch den Hauptdurchgang strömendes Gas aufzunehmen, zu positionieren und zu befestigen. Beim in PTL 1 erörterten Verfahren wird ein den Nebendurchgang, welcher ein zum Einsetzen des Luftmengenmessteils gebildetes Loch aufweist, enthaltendes Gehäuse im voraus aus Harz gebildet und wird eine den Luftmengenmessteil enthaltende Sensoreinheit getrennt vom Gehäuse gebildet, so dass die Sensoreinheit im Gehäuse befestigt wird, während der Luftmengenmessteil in das Loch des Nebendurchgangs eingesetzt wird. Ein elastischer Klebstoff wird in einen Spalt zwischen dem Loch des Nebendurchgangs und dem Luftmengenmessteil und einen Spalt des Teils, wo die Sensoreinheit in das Gehäuse eingesetzt wird, gefüllt, so dass eine Elastizität des Klebstoffs einen linearen Ausdehnungsunterschied dazwischen aufnimmt.
Bei einem solchen Aufbau ist es schwierig, eine Positionsbeziehung oder eine Winkelbeziehung zwischen dem Luftmengenmessteil und dem Nebendurchgang genau einzustellen und festzulegen, wenn die Sensoreinheit in das Gehäuse eingesetzt wird. Das heißt, eine Positionsbeziehung oder eine Winkelbeziehung zwischen der Sensoreinheit und dem im Gehäuse vorgesehenen Nebendurchgang kann sich je nach einem Zustand des Klebstoffs leicht ändern. Aus diesem Grund ist es beim thermischen Durchflussmesser nach dem Stand der Technik schwierig, die Erfassungsgenauigkeit des Durchflusses weiter zu verbessern. Im Allgemeinen wird der thermische Durchflussmesser in großen Mengen produziert. In diesem Massenfertigungsprozess war es beim Befestigen des Luftmengenmessteils am Nebendurchgang mittels eines Klebstoffs in einer vordefinierten Positionsbeziehung oder Winkelbeziehung schwierig, eine Positionsbeziehung oder eine Winkelbeziehung zwischen dem Luftmengenmessteil und dem Nebendurchgang während des Abbindens des Klebstoffs und in einem Erstarrungsvorgang des Klebstoffs und während des Haltens einer solchen Positionsbeziehung mit hoher Genauigkeit festzulegen. Aus diesem Grund war es schwierig, die Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers nach dem Stand der Technik weiter zu verbessern.
Darüber hinaus ist bei der in PTL 1 offenbarten Technologie, wenn der Luftmengenmessteil im Nebendurchgang angeordnet ist, der Endteil des Luftmengenmessteils im Nebendurchgang freigelegt und kollidiert das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas so mit dem Endteil des Luftmengenmessteils, dass ein Wirbel des Messobjekt-Gases (auch als Flügelspitzenwirbel bezeichnet) erzeugt wird. Der im Endteil des Luftmengenmessteils erzeugte Wirbel wird durch das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas in die stromabwärts liegende Seite eingeführt und erreicht, je nach einer Position der Wärmeübertragungsfläche des Luftmengenmessteils, die Wärmeübertragungsfläche des Luftmengenmessteils, und die Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers verschlechtert sich. Deshalb ist es beim Stand der Technik schwierig, die Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers weiter zu verbessern.
Bezüglich des obigen Problems offenbart zum Beispiel JP 2003-502682 A (PTL 2) eine Technologie zum Unterdrücken einer Unterströmung durch Bilden eines Übergangsteils zwischen der außenseitigen Oberfläche eines Sensor-Stützkörpers und der Randfläche des Nebendurchgangs dergestalt, dass diese bündig miteinander sind.
Bei der in PTL 2 offenbarten Technologie ist ein Dichtmittel zwischen der Endfläche des Sensor-Stützkörpers und der Randfläche des Nebendurchgangs angeordnet, um einen infolge einer zulässigen Fertigungstoleranz gebildeten Spalt zu füllen, so dass der Übergangsteil zwischen der außenseitigen Oberfläche des Sensor-Stützkörpers und der Randfläche des Nebendurchgangs so gebildet ist, dass diese bündig miteinander sind. Alternativ ist die Endflächenseite des Sensor-Stützkörpers in eine in der Randfläche des Nebendurchgangs vorgesehene Kerbe eingefügt, greift eine mit einer Abdeckung zum Verschließen des Nebendurchgangs versehene Trennwand in die Kerbe ein und ist das Dichtmittel zwischen der Randflächenseite der Trennwand und der der Abdeckung gegenüberliegenden Außenseite des Sensor-Stützkörpers angeordnet, um einen infolge einer zulässigen Fertigungstoleranz gebildeten Spalt zu füllen.
PTL 3 zeigt eine Verbesserung eines Messverhaltens einer Vorrichtung durch aufeinander abgestimmte Maßnahmen zur Reduzierung von Störeinflüssen. Weiterhin beschreibt PTL 3 eine Reduzierung dieser Störeinflüsse, indem sich der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung eines Einlasskanals, zu einem Umlenkkanal hin, verjüngt. Dabei ist in PTL 3 eine Randfläche eines ersten Teilstücks des Umlenkkanals geneigt ausgebildet, und bildet mit zumindest einer Außenfläche einen bündigen Übergang.
Druckschriftenverzeichnis
Patentliteratur

PTL 1: JP 2011-252796 A
PTL 2: JP 2003-502682 A
PTL 3: DE 199 27 818 A1

Technisches Problem
Jedoch offenbart PTL 2 kein Verfahren zum Befestigen des Sensor-Stützkörpers am im thermischen Durchflussmessers vorgesehenen Nebendurchgang. Ferner wird, ähnlich wie bei der in PTL 1 offenbarten Technologie, in Betracht gezogen, dass der Sensor-Stützkörper durch Einsetzen des Sensor-Stützkörpers in ein im Stützkörper vorgesehenes Loch am Nebendurchgang befestigt wird. Deshalb ist es bei der in PTL 2 offenbarten Technologie nach wie vor schwierig, eine Positionsbeziehung und eine Winkelbeziehung zwischen dem Luftmengenmessteil und dem Nebendurchgang genau einzustellen, um diese festzulegen. Ferner ist es schwierig, eine hochgenaue Messung des Durchflusses zu realisieren.
Auf diese Weise die ist Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers auf der Grundlage verschiedener Faktoren definiert und ist eine Entwicklung eines thermischen Durchflussmessers, welcher die hochgenaue Messung des Durchflusses realisieren kann, zu einer Aufgabe auf dem Gebiet der Technik geworden, während die Vielzahl von Problemen, die wie oben beschrieben eine Verschlechterung der Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers verursachen, gelöst wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um einen thermischen Durchflussmesser mit hoher Messgenauigkeit bereitzustellen.
Problemlösung
Zur Erfüllung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung einen thermischen Durchflussmesser vor, welcher einen Nebendurchgang, durch welchen ein von einem Hauptdurchgang kommendes Messobjekt-Gas strömt, einen Luftmengenmessteil, welcher eine Wärmemenge misst, indem er über eine Wärmeübertragungsfläche eine Wärmeübertragung mit dem durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gas durchführt, und einen Stützkörper, welcher unter Verwendung eines ersten Harzwerkstoffs mit dem Luftmengenmessteil integriert so gebildet ist, dass mindestens die Wärmeübertragungsfläche freiliegt, enthält. Der Stützkörper enthält einen Durchgang, an welchem der Luftmengenmessteil angeordnet ist, und eine Verarbeitungseinheit, in welcher eine Schaltung angeordnet ist. Der Stützkörper ist an einer Befestigungswand befestigt, welche unter Verwendung eines zweiten Harzwerkstoffs mit dem Stützkörper integriert gebildet ist und den Nebendurchgang bildet, und der Durchgang des Stützkörpers ist innerhalb des Nebendurchgangs angeordnet. Ein einen konkaven Teil enthaltender Speicherteil ist so im Nebendurchgang gebildet, dass er der Befestigungswand gegenüberliegt, und ist aus einem dritten Harzwerkstoff, welcher vom ersten und vom zweiten Harzwerkstoff verschieden ist, gefertigt, und mindestens ein von der Befestigungswand im Durchgang des Stützkörpers getrennter Teil eines Endteils ist im konkaven Teil des Speicherteils enthalten.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen thermischen Durchflussmesser mit hoher Messgenauigkeit zu erzielen.
Weitere Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen werden aus nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Systemzeichnung zur Veranschaulichung eines Verbrennungsmotor-Steuerungssystems, in welchem ein thermischer Durchflussmesser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
[2] Die 2(A) und 2(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens des thermischen Durchflussmessers, wobei 2(A) eine Ansicht der linken Seite und 2(B) eine Vorderansicht ist.
[3] Die 3(A) und 3(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens des thermischen Durchflussmessers, wobei 3(A) eine Ansicht der rechten Seite und 3(B) eine Rückansicht ist.
[4] Die 4(A) und 4(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens des thermischen Durchflussmessers, wobei 4(A) eine Draufsicht und 4(B) eine Unteransicht ist.
[5] Die 5(A) und 5(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Gehäuses des thermischen Durchflussmessers, wobei 5(A) eine Ansicht der linken Seite des Gehäuses und 5(B) eine Vorderansicht des Gehäuses ist.
[6] Die 6(A) und 6(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Gehäuses des thermischen Durchflussmessers, wobei 6(A) eine Ansicht der rechten Seite des Gehäuses und 6(B) eine Rückansicht des Gehäuses ist.
[7] 7(A) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Teils eines Zustands, in welchem das Gehäuse des thermischen Durchflussmessers und eine Rückseiten-Abdeckung zusammengebaut sind, und 7(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Teils des Querschnitts entlang einer Linie D-D in 2(B).
[8] 8 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands einer näheren Umgebung eines vorderen Endes eines Schaltungsgehäuses, welches in einem Nebendurchgang angeordnet ist.
[9] 9(A) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsform eines Zustands, in welchem das Gehäuse des thermischen Durchflussmessers und die Rückseiten-Abdeckung zusammengebaut sind, und 9(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des Querschnitts entlang einer Linie B-B in 9(A).
[10] 10 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands der näheren Umgebung des vorderen Endes des in den 9(A) und 9(B) veranschaulichten Schaltungsgehäuses.
[11] 11(A) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung noch einer weiteren Ausführungsform eines Zustands, in welchem das Gehäuse des thermischen Durchflussmessers und die Rückseiten-Abdeckung zusammengebaut sind, und 11(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des Querschnitts entlang einer Linie B-B in 11(A).
[12] 12 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands der näheren Umgebung des vorderen Endes des in den 11(A) und 11(B) dargestellten Schaltungsgehäuses.
[13] 13(A) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung noch einer weiteren Ausführungsform eines Zustands, in welchem das Gehäuse des thermischen Durchflussmessers und die Rückseiten-Abdeckung zusammengebaut sind, und 13(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung des Querschnitts entlang einer Linie B-B in 13(A).
[14] 14 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands einer Durchflussweg-Oberfläche, welche im Nebendurchgang angeordnet ist.
[15] Die 15(A) bis 15(C) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens einer Vorderseiten-Abdeckung, wobei 15(A) eine Ansicht der linken Seite, 15(B) eine Vorderansicht und 15(C) eine Draufsicht ist.
[16] Die 16(A) bis 16(C) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens einer Rückseiten-Abdeckung, wobei 16(A) eine Ansicht der linken Seite, 16(B) eine Vorderansicht und 16(C) eine Draufsicht ist.
[17] Die 17(A) bis 17(C) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens des Schaltungsgehäuses, wobei 17(A) eine Ansicht der linken Seite, 17(B) eine Vorderansicht und 17(C) eine Rückansicht ist.
[18] 18 ist eine erläuternde Zeichnung zur Beschreibung einer Membran und eines Verbindungslochs, welches einen Spalt in der Membran mit einer Öffnung verbindet.
[19] 19 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung eines Überblicks über einen Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers und einen Produktionsprozess des Schaltungsgehäuses.
[20] 20 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung eines Überblicks über einen Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers und einen Produktionsprozess des thermischen Durchflussmessers.
[21] 21 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung einer Luftmengenmessschaltung des thermischen Durchflussmessers.
[22] 22 ist eine erläuternde Zeichnung zur Veranschaulichung eines Luftmengenmessteils der Luftmengenmessschaltung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die nachfolgend beschriebene Erfindung verkörpernde Beispiele (im Folgenden als Ausführungsformen bezeichnet) lösen als praktisches Produkt verschiedene angestrebte Probleme. Insbesondere lösen die Ausführungsformen verschiedene Probleme bei Verwendung in einer Messvorrichtung zum Messen einer Ansaugluftmenge eines Fahrzeugs und entfalten sie verschiedene Wirkungen. Eines von verschiedenen durch die folgenden Ausführungsformen angegangenen Problemen ist oben in „Durch die Erfindung zu lösende Probleme“ beschrieben, und eine von verschiedenen durch die folgenden Ausführungsformen erzielten Wirkungen ist in „Wirkungen der Erfindung“ beschrieben. Verschiedene durch die folgenden Ausführungsformen gelöste Probleme und verschiedene durch die folgenden Ausführungsformen erzielte Wirkungen sind in der „Beschreibung von Ausführungsformen“ weiter beschrieben. Deshalb ist zu verstehen, dass die folgenden Ausführungsformen außerdem weitere durch die Ausführungsformen erzielte Wirkungen oder angegangene Probleme als die in „Durch die Erfindung zu lösende Probleme“ oder „Wirkungen der Erfindung“ beschriebenen enthalten.
In den folgenden Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente, auch wenn diese in verschiedenen Zeichnungen erscheinen, und haben diese die gleichen funktionalen Wirkungen. Die Komponenten, welche in vorangehenden Absätzen beschrieben wurden, werden möglicherweise nicht durch Angeben von Bezugszeichen und Zeichen in den Zeichnungen beschrieben.
Verbrennungsmotor-Steuerungssystem mit einem thermischen Durchflussmesser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
1 ist eine Systemzeichnung zur Veranschaulichung eines elektronischen Kraftstoffeinspritzungs-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor, welches einen thermischen Durchflussmesser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. Auf der Grundlage des Betriebs eines Verbrennungsmotors 110 mit einem Motorzylinder 112 und einem Motorkolben 114 wird eine Ansaugluft als ein Messobjekt-Gas 30 aus einem Luftfilter 122 eingesaugt und durch einen Hauptdurchgang 124, welcher zum Beispiel ein Ansauggehäuse, ein Drosselklappengehäuse 126 und einen Ansaugkrümmer 128 umfasst, in einen Brennraum des Motorzylinders 112 geleitet. Ein Durchfluss des Messobjekt-Gases 30 wie einer in den Brennraum geleiteten Ansaugluft wird durch einen thermischen Durchflussmesser 300 gemäß der Erfindung gemessen. Ein Kraftstoff wird auf der Grundlage des gemessenen Durchflusses aus einem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführt und mit dem Messobjekt-Gas 30 wie einer Ansaugluft vermischt, so dass das Mischgas in den Brennraum geleitet wird. Es ist zu beachten, dass in dieser Ausführungsform das Kraftstoffeinspritzventil 152 in einer Einlassöffnung des Verbrennungsmotors vorgesehen ist und der in die Einlassöffnung eingespritzte Kraftstoff mit dem Messobjekt-Gas 30 wie einer Ansaugluft vermischt wird, um ein Mischgas zu bilden, so dass das Mischgas durch ein Einlassventil 116 in den Brennraum geleitet wird, um durch Verbrennen mechanische Energie zu erzeugen.
In den letzten Jahren kommt in vielen Fahrzeugen ein Kraftstoff-Direkteinspritzverfahren mit hervorragenden Wirkungen bei Abgasreinigung oder Kraftstoffersparnissteigerung zum Einsatz, bei welchem ein Kraftstoffeinspritzventil 152 in einen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors eingebaut ist, und wird Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 152 direkt in jeden Brennraum eingespritzt. Der thermische Durchflussmesser 300 kann gleichermaßen in einem Typ, in welchem Kraftstoff direkt in jeden Brennraum eingespritzt wird, sowie in einem Typ, in welchem Kraftstoff in die Einlassöffnung des Verbrennungsmotors in 1 eingespritzt wird, verwendet werden. Ein Verfahren zum Messen von Steuerparametern, welches ein Verfahren zur Verwendung des thermischen Durchflussmessers 300 umfasst, und ein Verfahren zum Steuern des Verbrennungsmotors, welches eine Kraftstoffzufuhrmenge oder einen Zündzeitpunkt umfasst, gleichen sich zwischen den beiden Typen im Grundkonzept. Ein typisches Beispiel beider Typen, ein Typ, bei welchem Kraftstoff in die Einlassöffnung eingespritzt wird, ist in 1 dargestellt.
Der Kraftstoff und die Luft, welche in den Brennraum geleitet werden, befinden sich in einem Kraftstoff/Luft-Mischzustand und werden durch Funkenzündung der Zündkerze 154 explosionsartig verbrannt, um mechanische Energie zu erzeugen. Das Gas nach Verbrennung wird aus dem Auslassventil 118 in eine Abgasleitung geleitet und als ein Abgas 24 aus der Abgasleitung nach außerhalb des Fahrzeugs abgegeben. Der Durchfluss des Messobjekt-Gases 30 wie einer in den Brennraum geleiteten Ansaugluft wird durch die Drosselklappe 132 gesteuert, deren Öffnungsgrad sich in Reaktion auf eine Betätigung eines Gaspedals ändert. Die Kraftstoffzufuhrmenge wird auf der Grundlage des Durchflusses der in den Brennraum geleiteten Ansaugluft gesteuert, und ein Fahrer steuert einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 132, wodurch der Durchfluss der in den Brennraum geleiteten Ansaugluft gesteuert wird. Infolgedessen ist es möglich, die durch den Verbrennungsmotor erzeugte mechanische Energie zu steuern.
Überblick über die Steuerung des Verbrennungsmotor-Steuerungssystems
Der Durchfluss und die Temperatur des Messobjekt-Gases 30 wie einer Ansaugluft, welche vom Luftfilter 122 kommt und durch den Hauptdurchgang 124 strömt, werden durch den thermischen Durchflussmesser 300 gemessen, und ein elektrisches Signal, welches dem Durchfluss und der Temperatur der Ansaugluft entspricht, wird aus dem thermischen Durchflussmesser 300 in die Steuereinrichtung 200 eingegeben. Darüber hinaus wird eine Ausgabe des Drosselklappenwinkel-Sensors 144, welcher einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 132 misst, in die Steuereinrichtung 200 eingegeben und wird eine Ausgabe eines Drehwinkelsensors 146 in die Steuereinrichtung 200 eingegeben, um eine Position oder einen Zustand des Motorkolbens 114, des Einlassventils 116 oder des Auslassventils 118 des Verbrennungsmotors und eine Drehzahl des Verbrennungsmotors zu messen. Um einen Mischverhältnis-Zustand zwischen der Kraftstoffmenge und der Luftmenge aus dem Zustand des Abgases 24 zu messen, wird eine Ausgabe eines Sauerstoffsensors 148 in die Steuereinrichtung 200 eingegeben.
Die Steuereinrichtung 200 berechnet eine Kraftstoffeinspritzmenge oder einen Zündzeitpunkt auf der Grundlage eines Durchflusses der Ansaugluft wie einer Ausgabe des thermischen Durchflussmessers 300 und einer mittels einer Ausgabe des Drehwinkelsensors 146 gemessenen Drehzahl des Verbrennungsmotors. Auf der Grundlage des Berechnungsergebnisses derselben werden eine aus dem Kraftstoffeinspritzventil 152 zugeführte Kraftstoffmenge und ein Zündzeitpunkt zum Zünden der Zündkerze 154 gesteuert. In der Praxis werden die Kraftstoffzufuhrmenge oder der Zündzeitpunkt ferner auf der Grundlage einer Änderung der Ansauglufttemperatur oder des durch den thermischen Durchflussmesser 300 gemessenen Drosselklappenwinkels, einer Änderung der Motordrehzahl und eines durch den Sauerstoffsensor 148 gemessenen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses genau gesteuert. Im Leerlaufantriebszustand des Verbrennungsmotors steuert die Steuereinrichtung 200 ferner die die Drosselklappe 132 mittels eines Leerlaufluft-Steuerventils 156 umgehende Luftmenge und steuert sie eine Drehzahl des Verbrennungsmotors im Leerlaufantriebszustand.
Bedeutung einer Verbesserung der Messgenauigkeit des thermischen Durchflussmessers und Einbauumgebung des thermischen Durchflussmessers
Sowohl die Kraftstoffzufuhrmenge als auch der Zündzeitpunkt als eine Haupt-Steuergröße des Verbrennungsmotors werden unter Verwendung einer Ausgabe des thermischen Durchflussmessers 300 als ein Hauptparameter berechnet. Deshalb sind eine Verbesserung der Messgenauigkeit, eine Unterdrückung der Alterung und eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des thermischen Durchflussmessers 300 bedeutend für die Verbesserung der Regelgenauigkeit eines Fahrzeugs oder die Erzielung von Zuverlässigkeit. Insbesondere in den letzten Jahren nehmen die Anforderungen an Kraftstoffersparnis von Fahrzeugen und Abgasreinigung stark zu. Um solche Anforderungen zu erfüllen, ist es von großer Bedeutung, die Messgenauigkeit des durch den thermischen Durchflussmesser 300 gemessenen Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 wie einer Ansaugluft zu verbessern. Darüber hinaus ist es auch wichtig, eine hohe Zuverlässigkeit des thermischen Durchflussmessers 300 aufrechtzuerhalten.
Ein Fahrzeug mit dem thermischen Durchflussmesser 300 wird in einer Umgebung eingesetzt, wo eine Temperaturänderung erheblich ist oder ein widriges Wetter wie Sturm oder Schneefall herrscht. Wenn ein Fahrzeug eine verschneite Straße befährt, fährt es auf einer Straße, auf welcher ein Gefrierschutzmittel versprüht wurde. Es ist vorzuziehen, dass der thermische Durchflussmesser 300 in einer solchen Einsatzumgebung unter Berücksichtigung einer Gegenmaßnahme gegen die Temperaturänderung oder einer Gegenmaßnahme gegen Staub oder Verunreinigungen ausgelegt ist. Außerdem ist der thermische Durchflussmesser 300 in einer Umgebung installiert, wo der Verbrennungsmotor Schwingungen unterliegt. Außerdem ist es erwünscht, eine hohe Zuverlässigkeit bei Schwingungen aufrechtzuerhalten.
Der thermische Durchflussmesser 300 ist im Ansaugrohr installiert, welches durch Wärme vom Verbrennungsmotor beeinflusst wird. Aus diesem Grund wird die vom Verbrennungsmotor erzeugte Wärme über das Ansaugrohr, welches ein Hauptdurchgang 124 ist, zum thermischen Durchflussmesser 300 übertragen. Da der thermische Durchflussmesser 300 den Durchfluss des Messobjekt-Gases durch Wärmeübertragung mit dem Messobjekt-Gas misst, ist es wichtig, den Einfluss der Wärme von außen so weit wie möglich zu unterbinden.
Der in ein Fahrzeug eingebaute thermische Durchflussmesser 300 löst die in „Durch die Erfindung zu lösende Probleme“ beschriebenen Probleme und schafft die in „Wirkungen der Erfindung“ beschriebenen Wirkungen wie unten beschrieben. Darüber hinaus löst er als ein Produkt, wie unten beschrieben, verschiedene angestrebte Probleme und schafft er unter Berücksichtigung verschiedener oben beschriebener Probleme verschiedene Wirkungen. Spezielle durch den thermischen Durchflussmesser 300 gelöste Probleme oder geschaffene Wirkungen werden in der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen beschrieben.
Konfiguration des thermischen Durchflussmessers 300
Äußerer Aufbau des thermischen Durchflussmessers 300
Die 2(A), 2(B), 3(A), 3(B), 4(A) und 4(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung des Äußeren des thermischen Durchflussmessers 300, wobei 2(A) eine Ansicht der linken Seite des thermischen Durchflussmessers 300, 2(B) eine Vorderansicht, 3(A) eine Ansicht der rechten Seite, 3(B) eine Rückansicht, 4(A) eine Draufsicht und 4(B) eine Unteransicht ist. Der thermische Durchflussmesser 300 umfasst ein Gehäuse 302, eine Vorderseiten-Abdeckung 303 und eine Rückseiten-Abdeckung 304. Das Gehäuse 302 enthält einen Flansch 312 zum Befestigen des thermischen Durchflussmessers 300 an einem Ansauggehäuse wie einem Hauptdurchgang 124, einen Außenverbinder 305 mit einer Außenklemme 306 zur elektrischen Verbindung mit externen Vorrichtungen und einen Messteil 310 zum Messen eines Durchflusses und dergleichen. Der Messteil 310 ist im Innern mit einem Nebendurchgangsgraben zum Herstellen eines Nebendurchgangs versehen. Darüber hinaus weist der Messteil 310 im Innern ein Schaltungsgehäuse 400 auf, welches einen Luftmengenmessteil 602 (siehe 21) zum Messen eines Durchflusses des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Messobjekt-Gases 30 oder einen Temperaturerfassungsteil 452 zum Messen einer Temperatur des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Messobjekt-Gases 30 enthält.
Auf dem äußeren Aufbau des thermischen Durchflussmesser 300 beruhende Wirkungen
Da die Einlassöffnung 350 des thermischen Durchflussmessers 300 auf der Seite des vorderen Endes des Messteils 310, welcher sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptdurchgangs 124 hin erstreckt, vorgesehen ist, kann das Gas in der Nähe des von der Innenwandoberfläche fernen Mittelteils statt in der näheren Umgebung der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 in den Nebendurchgang geleitet werden. Aus diesem Grund kann der thermische Durchflussmesser 300 einen Durchfluss oder eine Temperatur der von der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 des thermischen Durchflussmessers 300 fernen Luft messen, so dass es möglich ist, einen durch den Einfluss von Wärme und dergleichen verursachten Rückgang der Messgenauigkeit zu unterbinden. In der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 wird der thermische Durchflussmesser 300 leicht durch die Temperatur des Hauptdurchgangs 124 beeinflusst, so dass die Temperatur des Messobjekt-Gases 30 einen anderen Wert als eine ursprüngliche Temperatur des Gases hat und einen anderen Zustand als einen durchschnittlichen Zustand des Hauptgases im Hauptdurchgang 124 aufweist. Insbesondere wenn der Hauptdurchgang 124 als ein Ansauggehäuse des Motors dient, kann er durch die Wärme vom Motor beeinflusst werden und bleibt er auf einer hohen Temperatur. Aus diesem Grund hat das Gas in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 in vielen Fällen eine Temperatur, die höher als die ursprüngliche Temperatur des Hauptdurchgangs 124 ist, so dass dies die Messgenauigkeit verschlechtert.
In der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 nimmt ein Fluidwiderstand zu und nimmt eine Strömungsgeschwindigkeit gegenüber einer durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit im Hauptdurchgang 124 ab. Aus diesem Grund kann ein Rückgang der Strömungsgeschwindigkeit gegenüber der durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit im Hauptdurchgang 124, wenn das Gas in der Nähe der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 als das Messobjekt-Gas 30 in den Nebendurchgang geleitet wird, einen Messfehler erzeugen. Im in den 2(A) bis 4(B) veranschaulichten thermischen Durchflussmesser 300 ist es, da die Einlassöffnung 350 im vorderen Ende des dünnen, langen Messteils 310, welcher sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptdurchgangs 124 erstreckt, vorgesehen ist, möglich, einen mit einem Rückgang der Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Innenwandoberfläche zusammenhängenden Messfehler zu verringern. Im in den 2(A) bis 4(B) veranschaulichten thermischen Durchflussmesser 300 ist zusätzlich zur im vorderen Ende des Messteils 310, welcher sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptdurchgangs 124 erstreckt, vorgesehenen Einlassöffnung 350 außerdem eine Auslassöffnung des Nebendurchgangs im vorderen Ende des Messteils 310 vorgesehen. Deshalb ist es möglich, den Messfehler weiter zu verringern.
Der Messteil 310 des thermischen Durchflussmessers 300 hat eine Form, welche sich vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptdurchgangs 124 erstreckt, und sein vorderes Ende ist mit der Einlassöffnung 350 zum Einleiten eines Teils des Messobjekt-Gases 30 wie einer Ansaugluft in den Nebendurchgang und der Auslassöffnung 352 zum Zurückleiten des Messobjekt-Gases 30 aus dem Nebendurchgang in den Hauptdurchgang 124 versehen. Während der Messteil 310 eine Form hat, welche sich entlang einer von der Außenwand des Hauptdurchgangs 124 zur Mitte gerichteten Achse erstreckt, hat seine Breite eine schmale Form wie in den 2(A) und 3(A) gezeigt. Das heißt, der Messteil 310 des thermischen Durchflussmessers 300 hat eine vorderseitige Oberfläche mit einer annähernd rechteckigen Form und eine Seitenfläche mit einer schmalen Breite. Infolgedessen kann der thermische Durchflussmesser 300 einen Nebendurchgang mit einer ausreichenden Länge aufweisen und ist es möglich, einen Fluidwiderstand für das Messobjekt-Gas 30 auf einen kleinen Wert zu unterdrücken. Aus diesem Grund ist es unter Verwendung des thermischen Durchflussmessers 300 möglich, den Fluidwiderstand auf einen kleinen Wert zu unterdrücken und den Durchfluss des Messobjekt-Gases 30 mit hoher Genauigkeit zu messen.
Aufbau des Temperaturerfassungsteils 452
Die Einlassöffnung 343 ist auf der Seite des Flanschs 312 vom auf der Seite des vorderen Endes des Messteils 310 vorgesehenen Nebendurchgang angeordnet und ist zu einer stromaufwärts liegenden Seite der Strömung des Messobjekt-Gases 30 hin geöffnet, wie in den 2(A) bis 3(B) gezeigt. In der Einlassöffnung 343 ist ein Temperaturerfassungsteil 452 angeordnet, um eine Temperatur des Messobjekt-Gases 30 zu messen. In der Mitte des Messteils 310, wo die EinlassÖffnung 343 vorgesehen ist, wobei eine stromaufwärts liegende Außenwand in dem im Gehäuse 302 enthaltenen Messteil 310 zur stromabwärts liegenden Seite hin vertieft ist, ist der Temperaturerfassungsteil 452 so gebildet, dass er von der stromaufwärts liegenden Außenwand mit der vertieften Form zur stromaufwärts liegenden Seite hin vorspringt. Darüber hinaus sind eine Vorder- und eine Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 auf beiden Seiten der Außenwand mit einer vertieften Form vorgesehen, und die stromaufwärts liegenden Enden der Vorderseiten- und der Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 sind so gebildet, dass sie aus der Außenwand mit der vertieften Form zur stromaufwärts liegenden Seite hin vorspringen. Aus diesem Grund bilden die Außenwand mit der vertieften Form und die Vorderseiten- und die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 in ihren beiden Seiten die Einlassöffnung 343 zum Aufnehmen des Messobjekt-Gases 30. Das von der Einlassöffnung 343 kommende Messobjekt-Gas 30 kommt mit dem in der Einlassöffnung 343 vorgesehenen Temperaturerfassungsteil 452 in Kontakt, um die Temperatur des Temperaturerfassungsteils 452 zu messen. Außerdem strömt das Messobjekt-Gas 30 entlang eines Teils, welcher den aus der Außenwand des Gehäuses 302 mit einer vertieften Form zur stromaufwärts liegenden Seite vorspringenden Temperaturerfassungsteil 452 trägt, und wird es aus einer vorderseitigen Auslassöffnung 344 und einer rückseitigen Auslassöffnung 345, welche in der Vorderseiten- und in die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 vorgesehen sind, in den Hauptdurchgang 124 abgegeben.
Mit dem Temperaturerfassungsteil 452 zusammenhängende Wirkungen
Eine Temperatur des von der stromaufwärts liegenden Seite der Richtung entlang der Strömung des Messobjekt-Gases 30 in die Einlassöffnung 343 strömenden Gases wird durch den Temperaturerfassungsteil 452 gemessen. Außerdem strömt das Gas auf einen Halsteil des Temperaturerfassungsteils 452 zum Stützen des Temperaturerfassungsteils 452 zu, so dass es die Temperatur des Teils zum Stützen des Temperaturerfassungsteils 452 in die Nähe der Temperatur des Messobjekt-Gases 30 senkt. Die Temperatur des als ein Hauptdurchgang 124 dienenden Ansaugrohrs steigt üblicherweise, und die Wärme wird vom Flansch 312 oder von der Wärmeisolierung 315 durch die stromaufwärts liegende Außenwand im Messteil 310 zu dem Teil zum Stützen des Temperaturerfassungsteils 452 übertragen, so dass die Temperaturmessgenauigkeit beeinflusst werden kann. Der obengenannte Stützteil wird gekühlt, wenn das Messobjekt-Gas 30 durch den Temperaturerfassungsteil 452 gemessen wird und dann entlang des Stützteils des Temperaturerfassungsteils 452 strömt. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass die Wärme vom Flansch 312 oder von der Wärmeisolierung 315 durch die stromaufwärts liegende Außenwand im Messteil 310 zu dem Teil zum Stützen des Temperaturerfassungsteils 452 übertragen wird.
Insbesondere im Stützteil des Temperaturerfassungsteils 452 hat die stromaufwärts liegende Außenwand im Messteil 310 eine zur stromabwärts liegenden Seite konkave Form (wie unten anhand der 5(A) bis 6(B) beschrieben). Deshalb ist es möglich, eine Länge zwischen der stromaufwärts liegenden Außenwand im Messteil 310 und dem Temperaturerfassungsteil 452 zu vergrößern. Mit zunehmender Wärmeleitungslänge nimmt eine Länge des Kühlteils unter Nutzung des Messobjekt-Gases 30 zu. Deshalb ist es möglich, auch den Einfluss der Wärme vom Flansch 312 oder von der Wärmeisolierung 315 zu verringern. Demgemäß wird die Messgenauigkeit verbessert. Da die stromaufwärts liegende Außenwand eine zur stromabwärts liegenden Seite konkave Form hat (wie unten anhand der 5(A) bis 6(B) beschrieben), ist es möglich, das Schaltungsgehäuse 400 mühelos zu befestigen (siehe unten beschriebene 5(A) bis 6(B)).
Aufbauformen und Wirkungen der stromaufwärts liegenden Seitenfläche und der stromabwärts liegenden Seitenfläche des Messteils 310
Ein stromaufwärts liegender Vorsprung 317 und ein stromabwärts liegender Vorsprung 318 sind an der stromaufwärts liegenden Seitenfläche beziehungsweise an der stromabwärts liegenden Seitenfläche des im thermischen Durchflussmesser 300 enthaltenen Messteils 310 vorgesehen. Der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 und der stromabwärts liegende Vorsprung 318 haben eine entlang des vorderen Endes zur Basis verengte Form, so dass es möglich ist, einen Fluidwiderstand einer durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Ansaugluft 30 zu verringern. Der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 ist zwischen der Wärmeisolierung 315 und der Einlassöffnung 343 vorgesehen. Der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 hat einen großen Querschnitt und nimmt eine große Wärmeleitung vom Flansch 312 oder von der Wärmeisolierung 315 auf. Jedoch ist der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 nahe der Einlassöffnung 343 abgeschnitten und nimmt eine Länge des Temperaturerfassungsteils 452 vom Temperaturerfassungsteil 452 des stromaufwärts liegenden Vorsprungs 317 infolge der Vertiefung der stromaufwärts liegenden Außenwand des Gehäuses 302 zu wie unten beschrieben. Aus diesem Grund wird die Wärmeleitung von der Wärmeisolierung 315 zum Stützteil des Temperaturerfassungsteils 452 unterbunden.
Ein den Klemmenverbinder 320 und den Klemmenverbinder 320, welche unten beschrieben sind, enthaltender Spalt ist zwischen dem Flansch 312 oder der Wärmeisolierung 315 und dem Temperaturerfassungsteil 452 gebildet. Aus diesem Grund nimmt ein Abstand zwischen dem Flansch 312 oder der Wärmeisolierung 315 und dem Temperaturerfassungsteil 452 zu und ist die Vorderseiten-Abdeckung 303 oder die Rückseiten-Abdeckung 304 in diesem langen Teil vorgesehen, so dass dieser Teil als eine Kühlfläche dient. Deshalb ist es möglich, den Einfluss der Temperatur der Wandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 auf den Temperaturerfassungsteil 452 zu verringern. Darüber hinaus ist es mit zunehmendem Abstand zwischen dem Flansch 312 oder der Wärmeisolierung 315 und dem Temperaturerfassungsteil 452 möglich, einen Teil des in den Nebendurchgang geleiteten Messobjekt-Gases 30 in die nähere Umgebung der Mitte des Hauptdurchgangs 124 zu leiten. Es ist möglich, einen durch Wärmeübertragung von der Wandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 verursachten Rückgang der Messgenauigkeit zu unterdrücken.
Wie in 2(B) oder 3(B) gezeigt, haben beide Seitenflächen des in den Hauptdurchgang 124 eingefügten Messteils 310 eine sehr schmale Form und hat ein vorderes Ende des stromabwärts liegenden Vorsprungs 318 oder des stromaufwärts liegenden Vorsprungs 317 eine bezüglich der Basis, wo der Luftwiderstand verringert ist, schmale Form. Aus diesem Grund ist es möglich, eine durch Einsetzen des thermischen Durchflussmessers 300 in den Hauptdurchgang 124 verursachte Zunahme des Fluidwiderstands zu unterbinden. Außerdem springt der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 oder der stromabwärts liegende Vorsprung 318 in dem Teil, in welchem der stromabwärts liegende Vorsprung 318 oder der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 vorgesehen ist, bezüglich beider Seitenteile der Vorderseiten-Abdeckung 303 oder der Rückseiten-Abdeckung 304 zu beiden Seiten hin vor. Da der stromaufwärts liegende Vorsprung 317 oder der stromabwärts liegende Vorsprung 318 aus einem Harz-Spritzgussteil gebildet ist, werden diese mühelos in einer Form mit einem unbedeutenden Luftwiderstand gebildet. Indessen ist die Vorderseiten-Abdeckung 303 oder die Rückseiten-Abdeckung 304 so geformt, dass sie eine breite Kühlfläche aufweist. Aus diesem Grund hat der thermische Durchflussmesser 300 einen verringerten Luftwiderstand und lässt er sich durch das durch den Hauptdurchgang 124 strömende Messobjekt-Gas leicht kühlen.
Aufbau und Wirkungen des Flanschs 312
Der Flansch 312 ist an seiner Unterseite, welche ein dem Hauptdurchgang 124 gegenüberliegender Teil ist, mit einer Vielzahl von Vertiefungen 314 versehen, um eine Wärmeübertragungsfläche mit dem Hauptdurchgang 124 zu verkleinern und es dem thermischen Durchflussmesser 300 zu erschweren, den Einfluss der Wärme aufzunehmen. Das Schraubenloch 313 des Flanschs 312 ist vorgesehen, um den thermischen Durchflussmesser 300 am Hauptdurchgang 124 zu befestigen, und zwischen einer dem Hauptdurchgang 124 um jedes Schraubenloch 313 herum gegenüberliegenden Oberfläche und dem Hauptdurchgang 124 ist ein Raum gebildet, so dass die dem Hauptdurchgang 124 um das Schraubenloch 313 herum gegenüberliegende Oberfläche vom Hauptdurchgang 124 zurückspringt. Infolgedessen hat der Flansch 312 einen Aufbau, welcher fähig ist, die Wärmeübertragung vom Hauptdurchgang 124 zum thermischen Durchflussmesser 300 zu verringern und eine durch Wärme verursachte Verschlechterung der Messgenauigkeit zu verhindern. Außerdem kann die Vertiefung 314 zusätzlich zur Wärmeleitungs-Verringerungswirkung den Einfluss eines Schwunds des Harzes des Flanschs 312 während der Bildung des Gehäuses 302 verringern.
Die Wärmeisolierung 315 ist auf der Seite des Messteils 310 des Flanschs 312 vorgesehen. Der Messteil 310 des thermischen Durchflussmessers 300 ist in das Innere eines im Hauptdurchgang 124 vorgesehenen Einbaulochs eingesetzt, so dass die Wärmeisolierung 315 der Innenfläche des Einbaulochs des Hauptdurchgangs 124 gegenüberliegt. Der Hauptdurchgang 124 dient zum Beispiel als ein Ansauggehäuse und wird in vielen Fällen auf einer hohen Temperatur gehalten. Im Gegensatz dazu ist festzustellen, dass der Hauptdurchgang 124 auf einer beträchtlich niedrigen Temperatur gehalten wird, wenn der Betrieb in einer kalten Gegend aktiviert wird. Wenn ein solcher Hoch- oder Niedertemperaturzustand des Hauptdurchgangs 124 sich auf den Temperaturerfassungsteil 452 oder die unten beschriebene Messung des Durchflusses auswirkt, verschlechtert sich die Messgenauigkeit. Aus diesem Grund ist eine Vielzahl von Vertiefungen 316 nebeneinander in der an die Lochinnenfläche des Hauptdurchgangs 124 angrenzenden Wärmeisolierung 315 vorgesehen und ist eine Breite der an die Lochinnenfläche angrenzenden Wärmeisolierung 315 zwischen den benachbarten Vertiefungen 316 beträchtlich schmal, welche kleiner als oder gleich 1/3 der Breite der Fluidströmungsrichtung der Vertiefung 316 ist. Infolgedessen ist es möglich, den Einfluss der Temperatur zu verringern. Darüber hinaus wird ein Teil der Wärmeisolierung 315 dick. Wenn beim Spritzgießen des Gehäuses 302 das Harz von einer hohen Temperatur auf eine niedrige Temperatur abkühlt und erstarrt, tritt ein Volumenschwund auf, so dass mit dem Auftreten einer mechanischen Spannung eine Verformung erzeugt wird. Durch Bilden der Vertiefung 316 in der Wärmeisolierung 315 ist es möglich, den Volumenschwund mehr zu vereinheitlichen und eine Spannungskonzentration zu verringern.
Der Messteil 310 des thermischen Durchflussmessers 300 ist in das Innere des im Hauptdurchgang 124 vorgesehenen Einbaulochs eingesetzt und ist mittels des Flanschs 312 des thermischen Durchflussmessers 300 mit Schrauben am Hauptdurchgang 124 befestigt. Der thermische Durchflussmesser 300 ist vorzugsweise in einer vordefinierten Positionsbeziehung in dem im Hauptdurchgang 124 vorgesehenen Einbauloch befestigt. Die im Flansch 312 vorgesehene Vertiefung 314 kann verwendet werden, um eine Positionsbeziehung zwischen dem Hauptdurchgang 124 und dem thermischen Durchflussmesser 300 zu bestimmen. Durch Bilden des konvexen Teils im Hauptdurchgang 124 ist es möglich, eine Einfügungsbeziehung zwischen dem konvexen Teil und der Vertiefung 314 zu schaffen und den thermischen Durchflussmesser 300 in einer genauen Position am Hauptdurchgang 124 zu befestigen.
Aufbauformen und Wirkungen des Außenverbinders 305 und des Flanschs 312
4(A) ist eine Draufsicht zur Veranschaulichung des thermischen Durchflussmessers 300. Im Außenverbinder 305 sind vier Außenklemmen 306 und eine Kalibrierklemme 307 vorgesehen. Die Außenklemmen 306 umfassen Klemmen zur Ausgabe des Durchflusses und der Temperatur als ein Messergebnis des thermischen Durchflussmessers 300 und eine Stromversorgungsklemme zum Zuführen von Gleichstrom zum Betreiben des thermischen Durchflussmessers 300. Die Kalibrierklemme 307 wird verwendet, um den hergestellten thermischen Durchflussmesser 300 auszumessen, um einen Kalibrierwert jedes thermischen Durchflussmessers 300 zu erhalten und den Kalibrierwert in einem internen Speicher des thermischen Durchflussmessers 300 zu speichern. Im anschließenden Messbetrieb des thermischen Durchflussmessers 300 werden die dem im Speicher gespeicherten Kalibrierwert darstellenden Kalibrierdaten verwendet und wird die Kalibrierklemme 307 nicht benutzt. Um zu vermeiden, dass die Kalibrierklemme 307 die Verbindung zwischen den Außenklemmen 306 und weiteren externen Vorrichtungen behindert, hat die Kalibrierklemme 307 deshalb eine andere Form als diejenige der Außenklemme 306. Da die Kalibrierklemme 307 kürzer als die Außenklemme 306 ist, behindert die Kalibrierklemme 307 in dieser Ausführungsform auch dann nicht die Verbindung, wenn die zur Verbindung mit externen Vorrichtungen mit der Außenklemme 306 verbundene Anschlussklemme in den Außenverbinder 305 eingesteckt wird. Da eine Vielzahl von Vertiefungen 308 entlang der Außenklemme 306 im Außenverbinder 305 vorgesehen sind, verringern darüber hinaus die Vertiefungen 308 eine durch Schwund von Harz beim Abkühlen und Erstarren des Harzes als Werkstoff des Flanschs 312 verursachte Spannungskonzentration.
Da die Kalibrierklemme 307 zusätzlich zur während des Messbetriebs des thermischen Durchflussmessers 300 verwendeten Außenklemme 306 vorgesehen ist, ist es möglich, Kennlinien jedes thermischen Durchflussmessers 300 vor der Auslieferung auszumessen, um eine Abweichung des Produkts zu ermitteln und einen Kalibrierwert zum Verringern der Abweichung im internen Speicher des thermischen Durchflussmessers 300 zu speichern. Die Kalibrierklemme 307 ist in einer von der Form der Außenklemme 306 verschiedenen Form gebildet, um zu vermeiden, dass die Kalibrierklemme 307 nach dem Kalibrierwert-Einstellvorgang die Verbindung zwischen der Außenklemme 306 und externen Vorrichtungen behindert. Auf diese Weise ist es mittels des thermischen Durchflussmessers 300 möglich, eine Abweichung jedes thermischen Durchflussmessers 300 vor der Auslieferung zu verringern und die Messgenauigkeit zu verbessern.
Gesamtaufbau des Gehäuses 302 und dessen Wirkungen
Aufbauformen und Wirkungen des Nebendurchgangs und des Luftmengenmessteils
Die 5(A) bis 6(B) veranschaulichen einen Zustand des Gehäuses 302, in welchem die Vorderseiten- und die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 vom thermischen Durchflussmesser 300 abgenommen sind. 5(A) ist eine Ansicht der linken Seite zur Veranschaulichung des Gehäuses 302, 5(B) ist eine Vorderansicht zur Veranschaulichung des Gehäuses 302, 6(A) ist eine Ansicht der rechten Seite zur Veranschaulichung des Gehäuses 302, und 6(B) ist eine Rückansicht zur Veranschaulichung des Gehäuses 302.
Im Gehäuse 302 erstreckt sich der Messteil 310 vom Flansch 312 zur Mitte des Hauptdurchgangs 124 und ist auf der Seite seines vorderen Endes ein Nebendurchgangsgraben zum Bilden des Nebendurchgangs vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Nebendurchgangsgraben sowohl auf einer Vorderseite als auch auf einer Rückseite des Gehäuses 302 vorgesehen. 5(B) veranschaulicht einen Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332, und 6(B) veranschaulicht einen Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334. Da im vorderen Ende des Gehäuses 302 ein Einlassgraben 351 zum Bilden der Einlassöffnung 350 des Nebendurchgangs und ein Auslassgraben 353 zum Bilden der Auslassöffnung 352 vorgesehen sind, kann das von der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 ferne Gas, das heißt, die Gasströmung durch die nähere Umgebung der Mitte des Hauptdurchgangs 124 als das Messobjekt-Gas 30 aus der Einlassöffnung 350 abgenommen werden. Das durch die nähere Umgebung der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 strömende Gas wird durch die Temperatur der Wandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 beeinflusst und hat in vielen Fällen eine von der durchschnittlichen Temperatur des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Gases wie der Ansaugluft abweichende Temperatur. Darüber hinaus hat das durch die nähere Umgebung der Innenwandoberfläche des Hauptdurchgangs 124 strömende Gas in vielen Fällen eine niedrigere Strömungsgeschwindigkeit als die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Gases. Da der thermische Durchflussmesser 300 gemäß der Ausführungsform einem solchen Einfluss widersteht, ist es möglich, einen Rückgang der Messgenauigkeit zu unterbinden.
Der durch den oben beschriebenen Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 oder den oben beschriebenen Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 gebildete Nebendurchgang ist durch den Außenwand-Vertiefungsteil 366, die stromaufwärts liegende Außenwand 335 oder die stromabwärts liegende Außenwand 336 mit der Wärmeisolierung 315 verbunden. Darüber hinaus ist die stromaufwärts liegende Außenwand 335 mit dem stromaufwärts liegenden Vorsprung 317 versehen und ist die stromabwärts liegende Außenwand 336 mit dem stromabwärts liegenden Vorsprung 318 versehen. Bei diesem Aufbau ist, da der thermische Durchflussmesser 300 mittels des Flanschs 312 am Hauptdurchgang 124 befestigt ist, der das Schaltungsgehäuse 400 enthaltende Messteil 310 mit hoher Zuverlässigkeit am Hauptdurchgang 124 befestigt.
In dieser Ausführungsform ist das Gehäuse 302 mit dem Nebendurchgangsgraben zum Bilden des Nebendurchgangs versehen und sind die Abdeckungen auf der Vorderseite und der Rückseite des Gehäuses 302 so angebracht, dass der Nebendurchgang durch den Nebendurchgangsgraben und die Abdeckungen gebildet wird. Bei diesem Aufbau ist es möglich, im Spritzgießprozess des Gehäuses 302 Gesamt-Nebendurchgangsgräben als einen Teil des Gehäuses 302 zu bilden. Darüber hinaus ist es, da die Spritzgussformen bei der Bildung des Gehäuses 302 auf beiden Oberflächen des Gehäuses 302 bereitgestellt sind, möglich, durch Verwenden der Spritzgussformen für beide Oberflächen sowohl den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 als auch den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 als einen Teil des Gehäuses 302 zu bilden. Da die Vorderseiten- und die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 auf beiden Oberflächen des Gehäuses 302 vorgesehen sind, ist es möglich, die Nebendurchgänge in beiden Oberflächen des Gehäuses 302 zu erzielen. Da der Vorderseiten- und Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und die Nebendurchgangsgräben auf der Rückseite 334 unter Verwendung der Spritzgussformen auf beiden Oberflächen des Gehäuses 302 gebildet werden, ist es möglich, den Nebendurchgang mit hoher Genauigkeit zu bilden und eine hohe Produktivität zu erzielen.
Wie in 6(B) gezeigt, gelangt ein Teil des durch den Hauptdurchgang 124 strömenden Messobjekt-Gases 30 aus dem Einlassgraben 351, welcher die Einlassöffnung 350 bildet, ins Innere des Nebendurchgangsgrabens auf der Rückseite 334 und strömt er durch das Innere des Nebendurchgangsgrabens auf der Rückseite 334. Der Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 wird allmählich tiefer, während das Gas strömt, und das Messobjekt-Gas 30 bewegt sich langsam zur Vorderseite, während es entlang des Grabens strömt. Insbesondere ist der Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 mit einem Steilschrägen-Teil 347 versehen, welcher zum stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 jäh tiefer wird, so dass ein Teil der Luft, welche eine leichte Masse hat, sich entlang des Steilschrägen-Teils 347 bewegt und dann durch die Seite der in 5(B) gezeigten Messfläche 430 im stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 strömt. Indessen bewegt sich ein Fremdkörper mit einer schweren Masse, da es ihm infolge einer Trägheitskraft schwerfällt, seinen Weg jäh zu ändern, zur Seite der Rückseite einer in 6(B) dargestellten Messfläche 431. Dann fliegt der Fremdkörper durch den stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 zur in 5(B) dargestellten Messfläche 430.
Hier wird nun eine Strömung des Messobjekt-Gases 30 in der Nähe des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 anhand von 14 beschrieben. Im Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 in 5(B) strömt die sich vom stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 zum Nebendurchgangsgraben auf der Seite der Vorderseite 332 bewegende Luft als ein Messobjekt-Gas 30 entlang der Messfläche 430, und eine Wärmeübertragung wird mit dem Luftmengenmessteil 602 zum Messen eines Durchflusses unter Verwendung des in der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 durchgeführt, um einen Durchfluss zu messen. Sowohl das durch die Messfläche 430 strömende Messobjekt-Gas 30 als auch die vom stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 zum Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 strömende Luft strömt entlang des Nebendurchgangsgrabens auf der Vorderseite 332 und wird aus dem Auslassgraben 353 zum Bilden der Auslassöffnung 352 in den Hauptdurchgang 124 abgegeben.
Ein Stoff mit einer schweren Masse wie ein dem Messobjekt-Gas 30 beigemischter Verunreinigungsstoff unterliegt einer hohen Trägheitskraft, und es fällt ihm schwer, seinen Weg zur tiefen Seite des Grabens entlang der Oberfläche des Steilschrägen-Teils 347 in 6(B), wo eine Tiefe des Grabens jäh tiefer wird, jäh zu ändern. Da ein Fremdkörper mit einer schweren Masse sich durch die Seite der Rückseite der Messfläche 431 bewegt, ist es aus diesem Grund möglich, den Fremdkörper daran zu hindern, durch die nähere Umgebung des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 zu fliegen. In dieser Ausführungsform ist es, da die meisten Fremdkörper mit einer schweren, vom Gas verschiedenen Masse durch die Rückseite der Messfläche 431, welche eine rückseitige Oberfläche der Messfläche 430 ist, fliegen, möglich, den Einfluss einer durch einen Fremdkörper wie einen Ölbestandteil, Kohlenstoff oder einen Verunreinigungsstoff verursachten Verunreinigung zu verringern und eine Verschlechterung der Messgenauigkeit zu verhindern. Das heißt, da sich der Weg des Messobjekt-Gases 30 entlang einer Achse quer durch die Strömungsachse des Hauptdurchgangs 124 jäh ändert, ist es möglich, den Einfluss eines dem Messobjekt-Gas 30 beigemischten Fremdkörpers zu verringern.
In dieser Ausführungsform ist der den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 enthaltende Durchflussweg vom vorderen Ende des Gehäuses 302 entlang einer gekrümmten Linie zum Flansch gerichtet und strömt das durch den Nebendurchgang in der dem Flansch nächstgelegenen Seite strömende Gas entgegengesetzt zur Strömung des Hauptdurchgangs 124, so dass der Nebendurchgang in der Seite der rückseitigen Oberfläche als der einen Seite dieser Rückströmung mit dem in der Seite der vorderseitigen Oberfläche als der anderen Seite gebildeten Nebendurchgang verbunden ist. Infolgedessen ist es möglich, den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Schaltungsgehäuses 400 mühelos am Nebendurchgang zu befestigen und das Messobjekt-Gas 30 mühelos an der Position nahe der Mitte des Hauptdurchgangs 124 abzunehmen.
In dieser Ausführungsform ist eine Konfiguration vorgesehen, bei welcher der Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 und der Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 auf der Vorder- und der Rückseite der Strömungsrichtung der Messfläche 430 zum Messen des Durchflusses durchdrungen werden. Indessen wird die Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 nicht durch das Gehäuse 302 gehalten, sondern weist sie einen Hohlraum-Teil 382 auf, so dass der Raum des stromaufwärts liegenden Teils 342 des Schaltungsgehäuses 400 mit dem Raum des stromabwärts liegenden Teils 341 des Schaltungsgehäuses 400 verbunden ist. Bei Verwendung der den stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 und den stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 durchdringenden Konfiguration ist der Nebendurchgang so gebildet, dass das Messobjekt-Gas 30 sich vom in der einen Oberfläche des Gehäuses 302 gebildeten Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 zum in der anderen Oberfläche des Gehäuses 302 gebildeten Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 bewegt. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, den Nebendurchgangsgraben mittels eines einzigen Spritzgießprozesses an beiden Oberflächen des Gehäuses 302 zu bilden und das Spritzgießen mit einer Struktur zum Zusammenpassen der Nebendurchgangsgräben an beiden Oberflächen durchzuführen.
Durch Einspannen beider Seiten der im Schaltungsgehäuse 400 gebildeten Messfläche 430 mittels einer Spritzgussform, um die Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 zu bedecken, wenn das Gehäuse 302 spritzgegossen wird, ist es möglich, die den stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 und den stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 oder den Hohlraum-Teil 382 durchdringende Konfiguration zu bilden, das Spritzgießen für das Gehäuse 302 durchzuführen und das Schaltungsgehäuse 400 in das Gehäuse 302 einzubetten. Da das Gehäuse 302 auf diese Weise durch Einsetzen des Schaltungsgehäuses 400 in die Spritzgussform gebildet wird, kann das Schaltungsgehäuse 400 mit einem im Nebendurchgang enthaltenen Befestigungsteil 372 integriert gebildet und daran befestigt werden und ist es möglich, das Schaltungsgehäuse 400 und den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 mit hoher Genauigkeit in den Nebendurchgang einzubetten.
In dieser Ausführungsform ist eine den stromaufwärts liegenden Teil 342 des Schaltungsgehäuses 400 und den stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 durchdringende Konfiguration vorgesehen. Jedoch kann auch eine entweder den stromaufwärts liegenden Teil 342 oder den stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 durchdringende Konfiguration vorgesehen sein und kann die Nebendurchgangs-Form, welche den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 und den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 miteinander verbindet, mittels eines einzigen Spritzgießprozesses gebildet sein.
Eine Innenwand eines Nebendurchgangs auf einer Rückseite 391 und eine Außenwand eines Nebendurchgang auf einer Rückseite 392 sind auf beiden Seiten des Nebendurchgangsgrabens auf der Rückseite 334 vorgesehen, und die innenseitige Oberfläche der Rückseiten-Abdeckung 304 stößt an die vorderen Endteile der Höhenrichtung sowohl der Innenwand des Nebendurchgangs auf der Rückseite 391 als auch der Außenwand des Nebendurchgangs auf der Rückseite 392, so dass der Nebendurchgang auf der Rückseite im Gehäuse 302 gebildet wird. Darüber hinaus sind eine Innenwand eines Nebendurchgangs auf einer Vorderseite 393 und eine Außenwand eines Nebendurchgangs auf einer Vorderseite 394 auf beiden Seiten des Nebendurchgangsgrabens auf der Vorderseite 332 vorgesehen und stößt die innenseitige Oberfläche der Vorderseiten-Abdeckung 303 an die vorderen Endteile der Höhenrichtung der Innenwand des Nebendurchgangs auf der Vorderseite 393 und der Außenwand des Nebendurchgangs auf der Vorderseite 394, so dass der Nebendurchgang auf der Vorderseite im Gehäuse 302 gebildet wird.
In der Ausführungsform ist es, da das Schaltungsgehäuse 400 mit dem Befestigungsteil 372 integriert gebildet und daran befestigt ist, möglich, das Schaltungsgehäuse 400 und den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 bezüglich des Nebendurchgangs mit hoher Genauigkeit einzubetten, und kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 erhöht werden. Andererseits, in einem Fall, in welchem der Endteil des am Befestigungsteil 372 des Gehäuses 302 befestigten Schaltungsgehäuses 400 im Nebendurchgang freiliegt, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht werden, um den Nebendurchgang auf der Vorderseite und den Nebendurchgang auf der Rückseite des Gehäuses 302 zu bilden, kollidiert das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas 30 so mit dem Endteil des Schaltungsgehäuses 400, dass der Wirbel des Messobjekt-Gases 30 erzeugt wird. Der Wirbel wird durch das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas in die stromabwärts liegende Seite eingeführt und erreicht, je nach einer Position des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602, den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 des Schaltungsgehäuses 400. Deshalb besteht eine Möglichkeit, dass die Messgenauigkeit des Durchflusses abnimmt.
Da wie oben beschrieben der Hohlraum-Teil 382 des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 so gebildet ist, dass die Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 durch die Spritzgussform bedeckt wird, wenn das Gehäuse 302 spritzgegossen wird, wird darüber hinaus der Querschnitt des Durchflusswegs nahe dem Schaltungsgehäuse 400 gegenüber dem stromaufwärts liegenden Teil 342 oder dem stromabwärts liegenden Teil 341 des Schaltungsgehäuses 400 groß. Da eine Strömungsgeschwindigkeit des Messobjekt-Gases 30 in der Nähe des Schaltungsgehäuses 400 und insbesondere in der Nähe des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 abnimmt, besteht deshalb eine Möglichkeit, dass die Messgenauigkeit des Durchflusses abnimmt.
7(A) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Teils eines Zustands, in welchem das Gehäuse des thermischen Durchflussmessers und eine Rückseiten-Abdeckung zusammengebaut sind, und 7(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Teils des Querschnitts entlang einer Linie D-D in 2(B). Ferner veranschaulicht 7(A) auch einen nahe der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildeten Vorsprung 380. Darüber hinaus ist 8 eine vergrößerte perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands einer näheren Umgebung des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses (Stützkörper) 400, welches im Nebendurchgang angeordnet ist.
In der Ausführungsform bestehen, wie in den Zeichnungen gezeigt, die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 aus einem anderen Werkstoff als das Schaltungsgehäuse 400 oder das Gehäuse 302, ist der eine Vertiefung 379 an der Ecke des vorderen Endes aufweisende Vorsprung 380 an der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildet und ist ein Vorsprung 381 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form des Querschnitts an der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildet. Wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht sind, ist ein vom Befestigungsteil 372 getrenntes vorderes Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 in einen durch den Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und den Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten konkaven Teil 383 aufgenommen. Anders ausgedrückt, das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 ist in den konkaven Teil 383 eines durch den Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und den Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten Speicherteils 384 aufgenommen.
Darüber hinaus haben die Vorsprünge 380 und 381, wie in den 7(A) und 8 gezeigt, jeweils eine Form, welche sich in einer Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases 30 weiter als das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 erstreckt. Wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht sind, ist das gesamte vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 einschließlich der Ecke des vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 über die gesamte Länge der Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases 30 in den konkaven Teil 383 aufgenommen.
Ferner ist das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 ein Teil, welcher mindestens eine Seitenfläche 403 (die Endfläche des Schaltungsgehäuses 400) enthält, welche eine vorderseitige Oberfläche 402, in welcher die Messfläche 430 vorgesehen ist, und die auf der entgegengesetzten Seite im Schaltungsgehäuse 400 angeordnete Rückseite der Messfläche 431 miteinander verbindet.
Wenn bei dieser Konfiguration das Schaltungsgehäuse 400 am Befestigungsteil 372 des Gehäuses 302 integriert befestigt ist und der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des in das Schaltungsgehäuse 400 eingebetteten Luftmengenmessteils 602 im Nebendurchgang angeordnet ist, ist das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 in den konkaven Teil 383 des Speicherteils 384 aufgenommen und wird verhindert, dass das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas 30 mit dem vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 kollidiert. Deshalb ist es sogar in einem Fall, in welchem eine Vorwärtsströmung, eine pulsierende Bewegung oder eine Rückströmung des Messobjekt-Fluids 30 auftritt, möglich, den Wirbel des Messobjekt-Gases 30 im vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 zu unterdrücken. Ferner ist es möglich, die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 extrem zu erhöhen.
Darüber hinaus sind die an der Vorderseiten-Abdeckung 303 und an der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten Vorsprünge 380 und 381, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht sind, so innerhalb des Nebendurchgangs angeordnet, dass der Hohlraum-Teil 382 der Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 versenkt ist. Deshalb ist es möglich, den Querschnitt des Durchflusswegs nahe dem Schaltungsgehäuse 400 zu verkleinern. Ferner kann die Messgenauigkeit des Durchflusses, da die Strömungsgeschwindigkeit des Messobjekt-Gases 30 in der Nähe des Schaltungsgehäuses 400 und insbesondere in der Nähe des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 zunimmt, erhöht werden.
Insbesondere ist es in der Ausführungsform, wie in den Zeichnungen gezeigt, da die Vertiefung 379 an der Ecke des vorderen Endes des Vorsprungs 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 auf einer Seite nahe dem Schaltungsgehäuse 400 gebildet ist und der Vorsprung 380 in der Nähe der vorderseitigen Oberfläche 402, wo die Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen ist, angeordnet ist, möglich, den Querschnitt des Durchflusswegs nahe dem Schaltungsgehäuse 400 weiter zu verkleinern. Deshalb kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 noch weiter erhöht werden.
Ferner kann die Vertiefung an der Ecke des vorderen Endes des Vorsprungs 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 auf einer Seite nahe dem Schaltungsgehäuse 400 gebildet sein. Alternativ kann die Vertiefung in beiden Vorsprüngen 380 und 381 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 so gebildet sein, dass sie das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 im durch diese Vorsprünge gebildeten konkaven Teil aufnimmt.
Hierin wird in Betracht gezogen, dass, wenn das Gehäuse 302 aus der Spritzgussform gelöst wird und zum Zeitpunkt des Spritzgießens gekühlt wird, das Schaltungsgehäuse 400 sich entsprechend einem Unterschied in einem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen der vorderseitigen Oberfläche 402, wo die Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen ist, und der Rückseite der Messfläche 431 geringfügig durchbiegt, so dass die Seite der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 konvex wird und die Seite der rückseitigen Oberfläche desselben konkav wird.
Wie in 7(B) gezeigt, wird in der Ausführungsform, da ein Spalt 404 zwischen dem im konkaven Teil 383 des Speicherteils 384 des Schaltungsgehäuses 400 angeordneten vorderen Ende 401 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaven Teils 383 des Speicherteils 384 vorgesehen ist, verhindert, dass das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der konkave Teil 383 zusammenstoßen, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht werden. Ferner wird verhindert, dass dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 (welcher einer dünnen Membran entspricht) des Luftmengenmessteils 602 eine übermäßige mechanische Spannung auferlegt wird.
Darüber hinaus ist, wenn der thermische Durchflussmesser 300 verwendet wird, selbst in einem Fall, in welchem das Schaltungsgehäuse 400 sich infolge einer Wärmeabstrahlung des Verbrennungsmotors thermisch verformt, der Spalt 404 zwischen dem vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaves Teils 383 des Speicherteils 384 vorgesehen, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der konkave Teil 383 aneinanderstoßen. Deshalb ist es möglich, zu verhindern, dass dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 eine übermäßige mechanische Spannung auferlegt wird.
Da eine Möglichkeit besteht, dass Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit, Öl und dergleichen im durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gas 30 enthalten sind, wie in der Zeichnung dargestellt, können darüber hinaus Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit, Öl und dergleichen, welche im Messobjekt-Gas 30 enthalten sind, durch Bereitstellen des Spalts 404 zwischen dem vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaven Teils 383 des Speicherteils 384 in den Spalt 404 aufgenommen werden. Ferner besteht ein Vorteil darin, dass verhindert werden kann, dass das Schaltungsgehäuse 400 (insbesondere der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602) durch Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen verschmutzt wird.
In der Ausführungsform liegen ferner der Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304, welche den Speicherteil 384 bilden, auf der der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 entgegengesetzten Seite nahe der Rückseite der Messfläche 431 einander gegenüber. Ferner gibt es keine gegenüberliegende Oberfläche zwischen den Elementen auf einer Seite nahe der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 im konkaven Teil 303 des Speicherteils 384. Deshalb ist es möglich, den Wirbel des Messobjekt-Gases 30 auf einer Seite nahe der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 zu unterdrücken, und kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 erhöht werden.
Darüber hinaus ist in der Ausführungsform wie in 7(B) gezeigt der Spalt 405 zwischen dem Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und dem Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304, welche den Speicherteil 384 bilden, vorgesehen. Deshalb ist es, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht werden, möglich, zu verhindern, dass die Vorsprünge 380 und 381 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 aneinanderstoßen, bevor das Gehäuse 302 und die Vorderseiten-Abdeckung 303 sowie das Gehäuse 302 und die Rückseiten-Abdeckung 304 aneinanderstoßen. Bei dieser Konfiguration können beide Oberflächen des Gehäuses 302 durch die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 zuverlässig verschlossen werden, kann ein hinsichtlich Luftdichtheit hervorragender Nebendurchgang gebildet werden und kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 erhöht werden.
Darüber hinaus können, wie oben beschrieben, in einem Fall, in welchem Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen in den Spalt zwischen dem vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaven Teils 383 des Speicherteils 384 aufgenommen sind, Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen durch einen Spalt 405 zwischen dem Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und dem Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 zu einer dem Befestigungsteil 372 des Nebendurchgangs gegenüberliegenden Innenwand 373 geführt werden. Deshalb ist es möglich, noch besser zu verhindern, dass das Schaltungsgehäuse 400 durch Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen verschmutzt wird.
Außerdem ist es in der Ausführungsform wie in den 7(A) und 7(B) gezeigt, da der den Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und den Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 enthaltende Speicherteil 384 getrennt von der dem Befestigungsteil 372 des Nebendurchgangs gegenüberliegenden Innenwand 373 angeordnet ist, möglich, zu verhindern, dass der Vorsprung 380 oder der Vorsprung 381 mit der Innenwand 373 zusammenstößt, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht werden. Deshalb ist es möglich, eine Montagefreundlichkeit der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 zu verbessern.
Darüber hinaus können, wie oben beschrieben, in einem Fall, in welchem Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen in den Spalt 404 zwischen dem vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaven Teils 383 des Speicherteils 384 aufgenommen sind, Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit und dergleichen, welche durch den Spalt 405 zwischen den Vorsprüngen 380 und 381 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 zur Innenwand 373 geführt werden, in einen durch den Speicherteil 384 und die Innenwand 373 gebildeten Spalt 406 aufgenommen werden. Deshalb besteht ein Vorteil darin, dass verhindert werden kann, dass das Schaltungsgehäuse 400 durch Staub oder Verunreinigungen, Feuchtigkeit, Öl und dergleichen verschmutzt wird.
Ferner erfolgte die obige Beschreibung mit Schwerpunkt auf der Konfiguration, bei welcher der Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 vorgesehen sind, um zu unterbinden, dass der Wirbel den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 erreicht, der Hohlraum-Teil 382 auf der Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 versenkt ist, so dass der Durchflussweg nahe dem Schaltungsgehäuse 400 verengt wird, um die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 zu erhöhen. In einem Fall, in welchem ein Staupunkt oder ein Wirbel des Messobjekt-Gases 30 in der Nähe des im Schaltungsgehäuse 400 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 vorliegt, wird andererseits die Strömungsgeschwindigkeit des Messobjekt-Gases 30 verlangsamt oder werden im Messobjekt-Gas 30 enthaltene Partikel oder Verunreinigungen auf dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 abgelagert, so dass eine Möglichkeit besteht, dass die Messgenauigkeit des Durchflusses abnimmt.
Wie in 8 gezeigt, sind in der Ausführungsform geneigte Oberflächen 434 und 435 so gebildet, dass sie in der Umgebung des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 im Schaltungsgehäuse 400 zur der Messfläche 430 gegenüberliegenden Wandoberfläche des Nebendurchgangs hin erweitert sind. Deshalb strömt das Messobjekt-Gas 30 glatt in der Nähe des im Schaltungsgehäuse 400 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 und nimmt die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 zu.
Speziell ist der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 in einer im Wesentlichen rechteckigen Form gebildet, ist die geneigte Oberfläche 434 in einer Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung des durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gases 30 vorgesehen und ist die geneigte Oberfläche 435 in einer Richtung entlang der Strömungsrichtung des durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gases 30 vorgesehen. Deshalb ist der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602, im Vergleich zur vorderseitigen Oberfläche 402 des Schaltungsgehäuses 400, innen versenkt, so dass der im Endteil des Schaltungsgehäuses 400 erzeugte Wirbel daran gehindert wird, den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 zu erreichen. Darüber hinaus wird, da die geneigten Oberflächen 434 und 435 in der Umgebung des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 gebildet sind, verhindert, dass der Staupunkt oder der Wirbel des Messobjekt-Gases 30 an einem Randteil 433 des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 erzeugt wird (insbesondere an den Ecken des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 der im Wesentlichen rechteckigen Form).
In dieser Ausführungsform strömt das Messobjekt-Gas 30 sich aufteilend durch die Messfläche 430 und deren rückseitige Oberfläche und ist der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zum Messen des Durchflusses in einer von diesen vorgesehen. Jedoch kann das Messobjekt-Gas 30 auch nur durch die Seite der vorderseitigen Oberfläche der Messfläche 430 strömen, statt das Messobjekt-Gas 30 in zwei Durchgänge aufzuteilen. Durch Krümmen des Nebendurchgangs dergestalt, dass er einer zweiten Achse quer durch eine erste Achse der Strömungsrichtung des Hauptdurchgangs 124 folgt, ist es möglich, einen dem Messobjekt-Gas 30 beigemischten Fremdkörper zu der Seite, wo die Krümmung der zweiten Achse unbedeutend ist, anzusammeln. Durch Bereitstellen der Messfläche 430 und des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 auf der Seite, wo die Krümmung der zweiten Achse erheblich ist, ist es möglich, den Einfluss eines Fremdkörpers zu verringern.
In dieser Ausführungsform sind die Messfläche 430 und der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 in einem Verbindungsteil zwischen dem Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und dem Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 vorgesehen. Jedoch können die Messfläche 430 und der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 im Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 oder im Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 statt im Verbindungsteil zwischen dem Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und dem Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 vorgesehen sein.
Eine Blendenform ist in einem Teil des in der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 gebildet, um einen Durchfluss zu messen (wie unten anhand von 14 beschrieben), so dass die Strömungsgeschwindigkeit infolge der Blendenwirkung zunimmt und die Messgenauigkeit verbessert wird. Darüber hinaus ist es, selbst wenn ein Wirbel in einer Strömung des Gases auf der stromaufwärts liegenden Seite des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 erzeugt wird, möglich, den Wirbel mittels der Blende zu beseitigen oder zu vermindern und die Messgenauigkeit zu verbessern.
Wie in den 5(A) bis 6(B) gezeigt, ist ein Außenwand-Vertiefungsteil 366 vorgesehen, wo die stromaufwärts liegende Außenwand 335 eine in einem Halsteil des Temperaturerfassungsteils 452 zur stromabwärts liegenden Seite vertiefte Vertiefungsform aufweist. Wegen dieses Außenwand-Vertiefungsteils 366 nimmt ein Abstand zwischen dem Temperaturerfassungsteil 452 und dem Außenwand-Vertiefungsteil 366 zu, so dass es möglich ist, den Einfluss der über die stromaufwärts liegende Außenwand 335 übertragenen Wärme zu verringern.
Obwohl das Schaltungsgehäuse 400 durch den Befestigungsteil 372 zur Befestigung des Schaltungsgehäuses 400 umhüllt ist, ist es möglich, eine Befestigungskraft des Schaltungsgehäuses 400 durch weiteres Befestigen des Schaltungsgehäuses 400 unter Verwendung des Außenwand-Vertiefungsteils 366 zu erhöhen. Der Befestigungsteil 372 umhüllt das Schaltungsgehäuse 400 entlang einer Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30. Indessen umhüllt der Außenwand-Vertiefungsteil 366 das Schaltungsgehäuse 400 quer zur Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30. Das heißt, das Schaltungsgehäuse 400 ist so umhüllt, dass die Umhüllungsrichtung bezüglich des Befestigungsteils 372 verschieden ist. Da das Schaltungsgehäuse 400 entlang der beiden verschiedenen Richtungen umhüllt ist, erhöht sich die Befestigungskraft. Obwohl der Außenwand-Vertiefungsteil 366 ein Teil der stromaufwärts liegenden Außenwand 335 ist, kann das Schaltungsgehäuse 400 unter Verwendung der stromabwärts liegenden Außenwand 336 anstelle der stromaufwärts liegenden Außenwand 335 in einer anderen Richtung als derjenigen des Befestigungsteils 372 umhüllt sein, um die Befestigungskraft zu erhöhen. Zum Beispiel kann ein Plattenteil des Schaltungsgehäuses 400 durch die stromabwärts liegende Außenwand 336 umhüllt sein oder kann das Schaltungsgehäuse 400 mittels einer in der Stromaufwärts-Richtung vertieften Vertiefung oder eines in der stromabwärts liegenden Außenwand 336 vorgesehenen, in die Stromaufwärts-Richtung vorspringenden Vorsprungs umhüllt sein. Da der Außenwand-Vertiefungsteil 366 in der stromaufwärts liegenden Außenwand 335 vorgesehen ist, um das Schaltungsgehäuse 400 zu umhüllen, ist es möglich, zusätzlich zur Befestigung des Schaltungsgehäuses 400 eine Wirkung des Erhöhens eines Wärmewiderstands zwischen dem Temperaturerfassungsteil 452 und der stromaufwärts liegenden Außenwand 335 zu schaffen.
Da der Außenwand-Vertiefungsteil 366 in einem Halsteil des Temperaturerfassungsteils 452 vorgesehen ist, ist es möglich, den Einfluss der vom Flansch 312 oder von der Wärmeisolierung 315 durch die stromaufwärts liegende Außenwand 335 übertragenen Wärme zu verringern. Außerdem ist eine durch eine Kerbe zwischen dem stromaufwärts liegenden Vorsprung 317 und dem Temperaturerfassungsteil 452 gebildete Temperaturmessvertiefung 368 vorgesehen. Mittels der Temperaturmessvertiefung 368 ist es möglich, die Wärmeübertragung durch den stromaufwärts liegenden Vorsprung 317 zum Temperaturerfassungsteil 452 zu verringern. Infolgedessen ist es möglich, die Erfassungsgenauigkeit des Temperaturerfassungsteils 452 zu verbessern. Insbesondere überträgt der stromaufwärts liegende Vorsprung 317, da er einen großen Querschnitt hat, leicht Wärme, und wird eine Funktionalität der Temperaturmessvertiefung 368, welche die Wärmeübertragung unterdrückt, wichtig.
Eine weitere Ausführungsform des Aufbaus des Nebendurchgangs und des Luftmengenmessteils
Die 9(A) bis 13(B) veranschaulichen jeweils eine weitere Ausführungsform des Aufbaus des Nebendurchgangs und des Luftmengenmessteils. Ferner veranschaulicht (A) jeder Zeichnung die Gesamtansicht des an der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildeten Vorsprungs 380 und veranschaulicht (B) jeder Zeichnung die Gesamtansicht der gesamten Vorderseiten-Abdeckung 303.
Zunächst veranschaulichen die 9(A) bis 10 eine Ausführungsform, in welcher nur die Ecke des vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 in den durch den Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und den Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten konkaven Teil 383 des Speicherteils 384 aufgenommen ist.
Da das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas 30 hauptsächlich in der Links- und Rechtsrichtung in 9(A) strömt, ist in Betracht zu ziehen, dass der Wirbel des Messobjekt-Gases 30 insbesondere in der Ecke des vorderen Endes 401 des im Wesentlichen rechteckigen Schaltungsgehäuses 400 erzeugt wird.
Wie in den 9(A) bis 10 gezeigt, ist es, da die Ecke des vorderen Endes 401 des im Wesentlichen rechteckigen Schaltungsgehäuses 400 in den konkaven Teil 383 des durch die Vorsprünge 380 und 381 gebildeten Speicherteils 384 aufgenommen ist, bei gleichzeitiger Verkleinerung des in der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildeten Vorsprungs 380 oder des in der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten Vorsprungs 381 möglich, wirkungsvoll zu verhindern, dass der Wirbel den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 des Schaltungsgehäuses 400 erreicht. Deshalb kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 wirkungsvoll erhöht werden.
Da der Hohlraum-Teil 382 zwischen den Vorsprüngen 380 oder den Vorsprüngen 381, welche die Ecken des vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 enthalten, gebildet wird, zum Beispiel wenn das Gehäuse 302 spritzgegossen wird, erstreckt sich ferner ein Stützteil (nicht gezeigt) von der Innenwand 373 des im Gehäuse 302 gebildeten Nebendurchgangs und kann der Mittelteil des vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 durch den Stützteil gehalten werden. Darüber hinaus kann der an der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildete Vorsprung 380 oder der an der Rückseiten-Abdeckung 304 gebildete Vorsprung 381 in Anbetracht der Häufigkeit des Auftretens einer Vorwärtsströmung, einer pulsierenden Bewegung oder einer Rückströmung nur auf der stromaufwärts liegenden Seite der Vorwärtsströmung des Messobjekt-Gases 30 (der linken Seite in 9(A)) gebildet sein.
Nun veranschaulichen die 11(A) bis 12 eine Ausführungsform, in welcher Vorsprünge 385 jeweils am Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und am Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 so gebildet sind, dass sie zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 hin vorspringen.
Wie oben beschrieben, ist der Querschnitt des Durchflusswegs des Nebendurchgangs in der Nähe des Schaltungsgehäuses 400, insbesondere in der Nähe des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 klein gemacht, um die Strömungsgeschwindigkeit des zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 strömenden Messobjekt-Gases 30 zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, die Messgenauigkeit des Durchflusses des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 zu erhöhen.
Wie in den 11(A) bis 12 gezeigt, ist der Vorsprung 385 so gebildet, dass er zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 in der vorderseitigen Oberfläche auf einer Seite nahe dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 des Vorsprungs 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und des Vorsprungs 381 der Rückseiten-Abdeckung 304, welche das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 aufnehmen, hin vorspringt. Somit ist es, da der Querschnitt des Durchflusswegs nahe des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 klein gemacht ist, möglich, die Strömungsgeschwindigkeit des zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 strömenden Messobjekt-Gases 30 zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 wirkungsvoll zu erhöhen. Insbesondere erstreckt sich der Vorsprung 385 in der Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases 30 von der stromaufwärts liegenden Seite des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 des Luftmengenmessteils 602 zur stromabwärts liegenden Seite des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436. Somit kann die Strömungsgeschwindigkeit des zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 strömenden Messobjekt-Gases 30 in verschiedenen Zuständen wie bei einer Vorwärtsströmung, einer pulsierenden Bewegung und einer Rückströmung zuverlässig erhöht werden. Deshalb kann die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 wirkungsvoll noch weiter erhöht werden.
Hierin können, wie in den 11(A) und 12 gezeigt, die Endfläche auf der stromaufwärts liegenden Seite und die Endfläche auf der stromabwärts liegenden Seite des Vorsprungs 385 mit geneigten Oberflächen 395 und 396 konfiguriert sein, um das durch den Nebendurchgang strömende Messobjekt-Gas 30 glatt einzuengen. Darüber hinaus ist der Vorsprung 385 nur am Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 gebildet, um nur das Messobjekt-Gas 30 in der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 wirkungsvoll einzuengen.
Nun veranschaulichen die 13(A) und 13(B) eine Ausführungsform, in welcher an das Schaltungsgehäuse 400 stoßende Anschlagteile 390 am Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und am Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304, welche das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 aufnehmen, gebildet sind.
Wie in Bezug auf 7(B) beschrieben, ist der Spalt 404 zwischen dem im konkaven Teil 383 des durch die Vorsprünge 380 und 381 gebildeten Speicherteils 384 angeordneten vorderen Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der vorderseitigen Oberfläche des konkaven Teils 383 des Speicherteils 384 vorgesehen. Deshalb wird verhindert, dass das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 und der konkave Teil 383 zusammenstoßen, wenn die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 am Gehäuse 302 angebracht werden. Ferner wird verhindert, dass dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 eine übermäßige mechanische Spannung auferlegt wird.
Andererseits wird zum Beispiel in einem Fall, in welchem ein Fahrzeug, in welches der thermische Durchflussmesser 300 eingebaut ist, eine schlechte Straße befährt, eine auf den thermischen Durchflussmesser 300 einwirkende Schwingung stärker und schwingt das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 relativ stark, so dass eine Möglichkeit besteht, dass dem in das Schaltungsgehäuse 400 eingebauten Luftmengenmessteil 602 eine übermäßige mechanische Spannung auferlegt wird. Darüber hinaus besteht zum Beispiel in einem Fall, in welchem das Schaltungsgehäuse 400 sich infolge der Wärmeabstrahlung des Verbrennungsmotors stark verformt, eine Möglichkeit, dass dem in das Schaltungsgehäuse 400 eingebauten Luftmengenmessteil 602 eine relativ hohe mechanische Spannung auferlegt wird.
Wie in den 13(A) und 13(B) gezeigt, sind die Anschlagteile 390 im konkaven Teil 383 des durch die Vorsprünge 380 und 381 in einem vordefinierten Abstand gebildeten Speicherteils 384 so gebildet, dass sie an das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400, die vorderseitige Oberfläche 402 auf einer Seite nahe der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 und die Messfläche 431 des Schaltungsgehäuses 400 stoßen. Deshalb ist es möglich, die Bewegung des im konkaven Teil 383 des Speicherteils 384 angeordneten vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 in einem akzeptablen Bereich zuzulassen. Da eine auf das Schaltungsgehäuse 400 einwirkende mechanische Spannung während der Verwendung des thermischen Durchflussmessers 300 unterdrückt werden kann, lässt sich die Messgenauigkeit des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 für eine lange Zeit aufrechterhalten.
Hierin können, wie in der Zeichnung gezeigt, die Anschlagteile 390 so gebildet sein, dass sie sowohl an die vorderseitige Oberfläche 402 als auch an die Rückseite der Messfläche 431 stoßen, um das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 sowohl von der vorderseitigen Oberfläche 402 auf einer Seite nahe der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 als auch von der Rückseite der Messfläche 431 des Schaltungsgehäuses 400 zu stützen. Alternativ können die Anschlagteile so gebildet sein, dass sie unter Berücksichtigung einer Verformungsrichtung des Schaltungsgehäuses 400 oder einer Montagefreundlichkeit der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 entweder an die vorderseitige Oberfläche 402 oder an die Rückseite der Messfläche 431 stoßen. Darüber hinaus kann ein Konstrukteur eine Größe oder eine Form des Anschlagteils 390, einen Abstand zwischen den Anschlagteilen 390 und eine Anordnung im konkaven Teil 383 in geeigneter Weise festlegen.
Außerdem kann zum Beispiel ein Harz-Puffermaterial (nicht gezeigt) anstelle des an den Vorsprüngen 380 und 381 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304 integriert gebildeten Anschlagteils 390 oder zusammen mit dem Anschlagteil 390 im konkaven Teil 383 des durch die Vorsprünge 380 und 381 gebildeten Speicherteils 384 angeordnet sein. In diesem Fall kann ein optimales Puffermaterial entsprechend einer Einsatzbedingung (einem Verformungsbetrag) des thermischen Durchflussmessers 300 gewählt werden, wird die Bewegung des im konkaven Teil 383 des Speicherteils 384 angeordneten vorderen Endes 401 des Schaltungsgehäuses 400 durch das Puffermaterial in geeigneter Weise unterdrückt, so dass die auf das Schaltungsgehäuse 400 einwirkende mechanische Spannung in geeigneter Weise unterdrückt werden kann.
Aufbau und Wirkung des Luftmengenmessteils des Nebendurchgangs
14 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht zur Veranschaulichung eines Zustands, in welchem die Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 im Nebendurchgangsgraben angeordnet ist, und eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 6. Ferner ist 14 eine Prinzipzeichnung, in welcher die Einzelheiten weggelassen oder vereinfacht sind, während die detaillierte Form in den 5(A) bis 6(B) dargestellt ist, und sind die Einzelheiten geringfügig verändert. Der linke Teil von 14 ist ein Abschlussendteil des Nebendurchgangsgrabens auf der Rückseite 334, und der rechte Teil ist ein Anfangsendteil des Nebendurchgangsgrabens auf der Vorderseite 332. Obwohl in 14 nicht deutlich gezeigt, sind durchdringende Teile sowohl auf der linken als auch auf der rechten Seite des die Messfläche 430 enthaltenden Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen und sind der Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 und der Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 mit der linken und der rechten Seite des die Messfläche 430 enthaltenden Schaltungsgehäuses 400 verbunden.
Das Messobjekt-Gas 30, welches von der Einlassöffnung 350 kommt und durch den Nebendurchgang auf der Rückseite, welcher den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 enthält, strömt, wird von der linken Seite von 14 geleitet. Ein Teil des Messobjekt-Gases 30 strömt durch den durchdringenden Teil des stromaufwärts liegenden Teils 342 des Schaltungsgehäuses 400 in einen Durchflussweg 386, welcher die Vorderseite der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 und den an der Vorderseiten-Abdeckung 303 vorgesehenen Vorsprung 356 enthält. Das andere Messobjekt-Gas 30 strömt in einen durch die Rückseite der Messfläche 431 und die Rückseiten-Abdeckung 304 gebildeten Durchflussweg 387. Dann bewegt sich das durch den Durchflussweg 387 strömende Messobjekt-Gas 30 durch den durchdringenden Teil des stromabwärts liegenden Teils 341 des Schaltungsgehäuses 400 in den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und wird es mit dem durch den Durchflussweg 386 strömenden Messobjekt-Gas 30 zusammengeführt, so dass es durch den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 strömt und aus der Auslassöffnung 352 in den Hauptdurchgang 124 abgegeben wird.
Da der Nebendurchgangsgraben so gebildet ist, dass der vom Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 durch den durchdringenden Teil des stromaufwärts liegenden Teils 342 des Schaltungsgehäuses 400 zum Durchflussweg 386 geführte Durchflussweg des Messobjekt-Gases 30 weiter gekrümmt ist als der zum Durchflussweg 387 geführte Durchflussweg, sammelt sich ein Stoff mit einer schweren Masse wie ein im Messobjekt-Gas 30 enthaltener Verunreinigungsstoff im weniger gekrümmten Durchflussweg 387. Aus diesem Grund gibt es fast keine Strömung eines Fremdkörpers in den Durchflussweg 386.
Der Durchflussweg 386 ist so aufgebaut, dass er eine Blende so bildet, dass die Vorderseiten-Abdeckung 303 an den vorderen Endteil des Nebendurchgangsgrabens auf der Vorderseite 332 anschließend bereitgestellt ist und der Vorsprung 356 glatt zur Seite der Messfläche 430 vorspringt. Die Messfläche 430 ist auf einer Seite des Blendenteils des Durchflusswegs 386 angeordnet und ist mit dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zum Durchführen einer Wärmeübertragung zwischen dem Luftmengenmessteil 602 und dem Messobjekt-Gas 30 versehen. Um eine Messung des Luftmengenmessteils 602 mit hoher Genauigkeit durchzuführen, bildet das Messobjekt-Gas 30 im Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 vorzugsweise eine laminare Strömung mit einem geringen Wirbel. Darüber hinaus verbessert sich die Messgenauigkeit mit steigender Strömungsgeschwindigkeit weiter. Aus diesem Grund ist die Blende so gebildet, dass der Vorsprung 356, welcher an der Vorderseiten-Abdeckung 303 so vorgesehen ist, dass er der Messfläche 430 gegenüberliegt, glatt zur Messfläche 430 vorspringt. Diese Blende vermindert einen Wirbel im Messobjekt-Gas 30, um die Strömung an eine laminare Strömung anzunähern. Außerdem wird die Messgenauigkeit des Durchflusses verbessert, da die Strömungsgeschwindigkeit im Blendenteil zunimmt und der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zum Messen des Durchflusses im Blendenteil angeordnet ist.
Da die Blende so gebildet ist, dass der Vorsprung 356 ins Innere des Nebendurchgangsgrabens vorspringt, so dass er dem auf der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gegenüberliegt, ist es möglich, die Messgenauigkeit zu verbessern. Der Vorsprung 356 zum Bilden der Blende ist an der dem auf der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gegenüberliegenden Abdeckung vorgesehen. In 14 ist der Vorsprung 356, da die dem auf der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gegenüberliegende Abdeckung die Vorderseiten-Abdeckung 303 ist, an der Vorderseiten-Abdeckung 303 vorgesehen. Alternativ kann der Vorsprung 356 auch an der dem auf der Messfläche 430 der Vorderseiten- oder Rückseiten-Abdeckung 303 oder 304 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gegenüberliegenden Abdeckung vorgesehen sein. Je nachdem, welche der Oberflächen der Messfläche 430 und des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 im Schaltungsgehäuse 400 vorgesehen sind, wird die Abdeckung, welche dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gegenüberliegt, gewechselt.
Wie in den 5(A) bis 6(B) gezeigt, bleibt ein Pressabdruck 442 der im Spritzgießprozess für das Schaltungsgehäuse 400 verwendeten Spritzgussform auf der Rückseite der Messfläche 431 als einer Rückfläche des auf der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 bestehen. Der Pressabdruck 442 behindert die Messung des Durchflusses nicht sonderlich und verursacht keine Probleme, selbst wenn der Pressabdruck 442 bestehenbleibt. Darüber hinaus ist es, wie unten beschrieben, wichtig, eine Halbleitermembran des Luftmengenmessteils 602 zu schützen, wenn das Schaltungsgehäuse 400 mittels Spritzgießen gebildet wird. Aus diesem Grund ist das Pressen der rückseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 wichtig. Außerdem ist es wichtig, Harz, welches das Schaltungsgehäuse 400 bedeckt, daran zu hindern, zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zu fließen. Diesbezüglich wird der Zufluss des Harzes durch Umhüllen der den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 enthaltenden Messfläche 430 mittels einer Spritzgussform und Pressen der rückseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 mittels einer anderen Spritzgussform unterbunden. Da das Schaltungsgehäuse 400 durch Spritzpressen hergestellt wird, ist ein Druck des Harzes hoch und ist das Pressen von der rückseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 wichtig. Da eine Halbleitermembran im Luftmengenmessteil 602 verwendet wird, ist darüber hinaus vorzugsweise ein Entlüftungskanal für einen durch die Halbleitermembran erzeugten Spalt gebildet. Um eine Platte und dergleichen zum Bilden des Entlüftungskanals zu halten und zu befestigen, ist das Pressen von der rückseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 wichtig.
Formen und Wirkungen der Vorderseiten- und der Rückseiten-Abdeckung 303 und 304
Die 15(A) bis 15(C) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens der Vorderseiten-Abdeckung 303, wobei 15(A) eine Ansicht der linken Seite, 15(B) eine Vorderansicht und 15(C) eine Draufsicht ist. Die 16(A) und 16(B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung eines Aussehens der Rückseiten-Abdeckung 304, wobei 16(A) eine Ansicht der linken Seite, 16(B) eine Vorderansicht und 16(C) eine Draufsicht ist.
In den 15(A) bis 16(C) können die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 verwendet werden, um durch Verschließen eines Teils des Nebendurchgangsgrabens des Gehäuses 302 den Nebendurchgang zu bilden. Darüber hinaus, wie in den 15(A) bis 15(C) gezeigt, enthalten die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 den Vorsprung 356, welcher verwendet wird, um eine Blende im Durchflussweg zu schaffen. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, die Spritzgussgenauigkeit zu erhöhen. Da die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 mittels eines Spritzgießprozesses durch Einspritzen eines thermoplastischen Harzes in eine Spritzgussform gebildet werden, ist es möglich, die Vorderseiten- oder die Rückseiten-Abdeckung 303 oder 304 mit hoher Spritzgussgenauigkeit zu bilden. Darüber hinaus sind die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 mit dem Vorsprung 380, welcher die Vertiefung 379 an der Ecke des vorderen Endes aufweist, und dem Vorsprung 381 mit einer im Wesentlichen rechteckigen Querschnittsform versehen und sind sie so konfiguriert, dass sie einen Spalt (einen Teil des Nebendurchgangs) des Hohlraum-Teils 382 der Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 wie in den 5(B) und 6(B) gezeigt versenken und den vorderen Endteil 401 des Schaltungsgehäuses 400 mittels des durch die Vorsprünge 380 und 381 gebildeten konkaven Teils 383 bedecken, wenn die Vorsprünge 380 und 381 am Gehäuse 302 angebracht sind (siehe 7(A) bis 8).
Der vorderseitige Schutzteil 322 oder der rückseitige Schutzteil 325 ist an der Vorderseiten- oder der Rückseiten-Abdeckung 303 oder 304, welche in den 15(A) bis 15(C) oder in den 16(A) bis 16(C) dargestellt sind, gebildet. Wie in 2(A), 2(B), 3(A) oder 3(B) gezeigt, ist der an der Vorderseiten-Abdeckung 303 vorgesehene vorderseitige Schutzteil 322 auf der vorderseitigen Oberfläche der Einlassöffnung 343 angeordnet und ist der an der Rückseiten-Abdeckung 304 vorgesehene rückseitige Schutzteil 325 auf der rückseitigen Oberfläche der Einlassöffnung 343 angeordnet. Der in der Einlassöffnung 343 angeordnete Temperaturerfassungsteil 452 ist durch den vorderseitigen Schutzteil 322 und den rückseitigen Schutzteil 325 geschützt, so dass es möglich ist, eine mechanische Beschädigung des Temperaturerfassungsteils 452 zu verhindern, zu welcher es kommen kann, wenn der Temperaturerfassungsteil 452 während der Herstellung oder beim Einbau in ein Fahrzeug mit etwas zusammenstößt.
Die innenseitige Oberfläche der Vorderseiten-Abdeckung 303 ist mit dem Vorsprung 356 versehen. Wie in 14 gezeigt, ist der Vorsprung 356 so angeordnet, dass er der Messfläche 430 gegenüberliegt, und hat er eine Form, welche sich entlang einer Achse des Durchflusswegs des Nebendurchgangs erstreckt. Eine Querschnittsform des Vorsprungs 356 ist bezüglich einer Spitze des Vorsprungs zur stromabwärts liegenden Seite geneigt, wie in 15(C) gezeigt. Im oben beschriebenen Durchflussweg 386 ist unter Verwendung der Messfläche 430 und des Vorsprungs 356 eine Blende gebildet, um einen im Messobjekt-Gas 30 erzeugten Wirbel zu vermindern und eine laminare Strömung zu erzeugen. In dieser Ausführungsform ist der den Blendenteil aufweisende Nebendurchgang in einen Grabenteil und einen Deckelteil, welcher den Graben bedeckt, um einen Durchflussweg mit einer Blende zu bilden, unterteilt und wird der Grabenteil mittels eines zweiten Spritzgießprozesses zum Bilden des Gehäuses 302 gebildet. Dann wird die den Vorsprung 356 aufweisende Vorderseiten-Abdeckung 303 mittels eines weiteren Spritzgießprozesses gebildet und wird der Graben mit der Vorderseiten-Abdeckung 303 als einem Deckel des Grabens bedeckt, um den Nebendurchgang zu bilden. Im zweiten Spritzgießprozess zum Bilden des Gehäuses 302 wird auch das die Messfläche 430 enthaltende Schaltungsgehäuse 400 am Gehäuse 302 befestigt. Da die Bildung des Grabens mit einer derart komplizierten Form mittels eines Spritzgießprozesses erfolgt und ein Vorsprung 356 für die Blende an der Vorderseiten-Abdeckung 303 vorgesehen ist, ist es möglich, den Durchflussweg 386 in 14 mit hoher Genauigkeit zu bilden. Darüber hinaus ist es, da eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Graben und der Messfläche 430 oder dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden kann, möglich, eine Abweichung des Produkts zu verringern und infolgedessen ein hochgenaues Messergebnis zu erzielen. Deshalb ist es möglich, die Produktivität zu verbessern.
Dies wird entsprechend auf die Bildung des Durchflusswegs 387 unter Verwendung der Rückseiten-Abdeckung 304 und der Rückseite der Messfläche 431 angewendet. Der Durchflussweg 387 ist in einen Grabenteil und einen Deckelteil unterteilt. Der Grabenteil wird mittels eines zweiten Spritzgießprozesses gebildet, welcher das Gehäuse 302 bildet, und die Rückseiten-Abdeckung 304 bedeckt den Graben, um den Durchflussweg 387 zu bilden. Wenn der Durchflussweg 387 auf diese Weise gebildet wird, ist es möglich, den Durchflussweg 387 mit hoher Genauigkeit zu bilden und die Produktivität zu verbessern.
Aufbau zum Befestigen des Schaltungsgehäuses 400 unter Verwendung des Gehäuses 302 und Wirkungen desselben
Nun wird die Befestigung des Schaltungsgehäuses 400 am Gehäuse 302 mittels eines Spritzgießprozesses erneut anhand der 5(A) bis 6(B) beschrieben. Das Schaltungsgehäuse 400 ist so im Gehäuse 302 angeordnet und daran befestigt, dass die auf der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 gebildete Messfläche 430 in einer vordefinierten Position des Nebendurchgangsgrabens zum Bilden des Nebendurchgangs angeordnet ist, zum Beispiel einem Verbindungsteil zwischen dem Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und dem Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 in der Ausführungsform der 5(A) bis 6(B). Ein Teil zum Einbetten und Befestigen des Schaltungsgehäuses 400 im Gehäuse 302 mittels Spritzgießen ist als ein Befestigungsteil 372 zum Einbetten und Befestigen des Schaltungsgehäuses 400 im Gehäuse 302 auf der von der Seite des Nebendurchgangsgrabens geringfügig näher am Flansch 312 liegenden Seite vorgesehen. Der Befestigungsteil 372 ist so eingebettet, dass er den Außenumfang des durch den ersten Spritzgießprozess gebildeten Schaltungsgehäuses 400 bedeckt.
Wie in 5(B) gezeigt, ist das Schaltungsgehäuse 400 durch den Befestigungsteil 372 befestigt. Der Befestigungsteil (die Befestigungswand) 372 enthält ein Schaltungsgehäuse 400, welches eine Ebene mit einer an die Vorderseiten-Abdeckung 303 angrenzenden Höhe und einen dünnen Teil 376 verwendet. Indem ein Harz, welches einen dem Teil 376 entsprechenden Teil bedeckt, dünn hergestellt wird, ist es möglich, ein beim Zurückgehen einer Temperatur des Harzes während der Bildung des Befestigungsteils 372 verursachtes Zusammenziehen zu mindern und eine dem Schaltungsgehäuse 400 auferlegte Spannungskonzentration zu verringern. Es ist möglich, bessere Wirkungen zu erzielen, wenn die Rückseite des Schaltungsgehäuses 400 in der oben beschriebenen Form wie in 6(B) dargestellt gebildet ist.
Die Gesamtoberfläche des Schaltungsgehäuses 400 ist nicht durch ein zum Bilden des Gehäuses 302 verwendetes Harz bedeckt, sondern ein Teil, wo die Außenwand des Schaltungsgehäuses 400 freigelegt ist, ist auf der Seite des Flanschs 312 des Befestigungsteils 372 vorgesehen. In der Ausführungsform der 5(A) bis 6(B) ist der Flächeninhalt eines aus dem Harz des Gehäuses 302 freigelegten, aber nicht durch das Gehäuse 302 umhüllten Teils größer als der Flächeninhalt eines durch das Harz des Gehäuses 302 umhüllten Teils aus der Außenumfangsfläche des Schaltungsgehäuses 400. Außerdem ist auch ein Teil der Messfläche 430 des Schaltungsgehäuses 400 aus dem Harz des Gehäuses 302 freigelegt.
Da der Umfang des Schaltungsgehäuses 400 im zweiten Spritzgießprozess zum Bilden des Gehäuses 302 durch Bilden eines Teils des Befestigungsteils 372, welcher die Außenwand des Schaltungsgehäuses 400 über den gesamten Umfang in der Form eines dünnen Bandes bedeckt, umhüllt wird, ist es möglich, eine durch Volumenschwund im Verlauf der Erstarrung des Befestigungsteils 372 verursachte übermäßige Spannungskonzentration abzuschwächen. Die übermäßige Spannungskonzentration kann sich nachteilig auf das Schaltungsgehäuse 400 auswirken.
Um das Schaltungsgehäuse 400 mit einem kleinen Flächeninhalt durch Verringern des Flächeninhalts eines durch das Harz des Gehäuses 302 der Außenumfangsfläche des Schaltungsgehäuses 400 umhüllten Teils robuster zu befestigen, ist es vorzuziehen, das Haftvermögen des Schaltungsgehäuses 400 an der Außenwand im Befestigungsteil 372 zu erhöhen. Bei Verwendung eines thermoplastischen Harzes zum Bilden des Gehäuses 302 ist es vorzuziehen, dass das thermoplastische Harz in feine Unebenheiten an der Außenwand des Schaltungsgehäuses 400 eindringt, während es eine niedrige Viskosität hat, und das thermoplastische Harz erstarrt, während es in die feinen Unebenheiten der Außenwand eingedrungen ist. Im Spritzgießprozess zum Bilden des Gehäuses 302 ist es vorzuziehen, dass die Einlassöffnung des thermoplastischen Harzes im Befestigungsteil 372 und in der Nähe desselben vorgesehen ist. Mit sinkender Temperatur nimmt die Viskosität des thermoplastischen Harzes zu, so dass es erstarrt. Deshalb ist es durch Einleiten des thermoplastischen Harzes einer hohen Temperatur in den Befestigungsteil 372 oder aus der näheren Umgebung desselben möglich, das thermoplastische Harz einer niedrigen Viskosität erstarren zu lassen, während es an die Außenwand des Schaltungsgehäuses 400 stößt. Infolgedessen wird ein Temperaturrückgang des thermoplastischen Harzes unterbunden und wird ein Zustand niedriger Viskosität aufrechterhalten, so dass das Haftvermögen zwischen dem Schaltungsgehäuse 400 und dem Befestigungsteil 372 verbessert wird.
Durch Aufrauhen der Außenwandoberfläche des Schaltungsgehäuses 400 ist es möglich, das Haftvermögen zwischen dem Schaltungsgehäuse 400 und dem Befestigungsteil 372 zu verbessern. Als ein Verfahren zum Aufrauhen der Außenwandoberfläche des Schaltungsgehäuses 400 ist ein Aufrauhverfahren zum Bilden feiner Unebenheiten auf der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 wie eine Mattierung nach Bilden des Schaltungsgehäuses 400 durch den ersten Spritzgießprozess bekannt. Als das Aufrauhverfahren zum Bilden feiner Unebenheiten auf der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 kann das Aufrauhen zum Beispiel durch Sandstrahlen erreicht werden. Außerdem kann das Aufrauhen mittels einer Laserbearbeitung erzielt werden.
Als ein weiteres Aufrauhverfahren wird eine unebene Folie auf einer Innenfläche der im ersten Spritzgießprozess verwendeten Spritzgussform befestigt und wird das Harz in die auf der Oberfläche mit der Folie versehene Spritzgussform gepresst. Auch bei Verwendung dieses Verfahrens ist es möglich, feine Unebenheiten auf einer Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 zu bilden und aufzurauhen. Alternativ können Unebenheiten auf einer Innenseite der Spritzgussform zum Bilden des Schaltungsgehäuses 400 angebracht sein, um die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 aufzurauhen. Der Oberflächenteil des Schaltungsgehäuses 400 für ein solches Aufrauhen ist mindestens ein Teil, wo der Befestigungsteil 372 vorgesehen ist. Darüber hinaus wird das Haftvermögen durch Aufrauhen eines Oberflächenteils des Schaltungsgehäuses 400, wo der Außenwand-Vertiefungsteil 366 vorgesehen ist, weiter verstärkt.
Wenn die Unebenheitsbearbeitung für die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 unter Verwendung der obengenannten Folie durchgeführt wird, hängt die Tiefe des Grabens von der Dicke der Folie ab. Wenn die Dicke der Folie zunimmt, wird das Spritzgießen des ersten Spritzgießprozesses schwierig, so dass die Dicke der Folie einer Beschränkung unterliegt. Bei abnehmender Dicke der Folie unterliegt die Tiefe der im Voraus auf der Folie geschaffenen Unebenheit einer Beschränkung. Aus diesem Grund ist es bei Verwendung der obengenannten Folie vorzuziehen, dass die Tiefe der Unebenheit zwischen dem Tal und dem Berg der Unebenheit auf 10 µm oder größer und 20 µm oder kleiner festgelegt ist. Bei der Tiefe kleiner als 10 µm verschlechtert sich die Haftwirkung. Die Tiefe größer als 20 µm ist bei der obengenannten Dicke der Folie schwierig zu erzielen.
Bei anderen Aufrauhverfahren als dem obengenannten Verfahren des Verwendens der Folie ist es vorzuziehen, eine Dicke des Harzes im ersten Spritzgießprozess zum Bilden des Schaltungsgehäuses 400 auf 2 mm oder kleiner festzulegen. Aus diesem Grund ist es schwierig, die Tiefe der Unebenheit zwischen dem Tal und dem Berg der Unebenheit auf 1 mm oder mehr zu erhöhen. Konzeptionell ist zu erwarten, dass das Haftvermögen zwischen dem Harz, welches das Schaltungsgehäuse 400 bedeckt, und dem zum Bilden des Gehäuses 302 verwendeten Harz zunimmt, wenn die Tiefe der Unebenheit zwischen dem Tal und dem Berg der Unebenheit an der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 zunimmt. Jedoch ist die Tiefe der Unebenheit zwischen dem Tal und dem Berg der Unebenheit aus dem oben beschriebenen Grund vorzugsweise auf 1 mm oder kleiner festgelegt. Das heißt, wenn die Unebenheit mit einer Dicke von 10 µm oder größer und 1 mm oder kleiner an der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen ist, ist es vorzuziehen, die Haftfähigkeit zwischen dem Harz, welches das Schaltungsgehäuse 400 bedeckt, und dem zum Bilden des Gehäuses 302 verwendeten Harz zu erhöhen.
Ein Wärmeausdehnungskoeffizient ist zwischen dem zum Bilden des Schaltungsgehäuses 400 verwendeten aushärtenden Harz und dem zum Bilden des Gehäuses 302 mit dem Befestigungsteil 372 verwendeten thermoplastischen Harz verschieden. Es ist vorzuziehen, zu verhindern, dass dem Schaltungsgehäuse 400 eine infolge dieses Unterschieds im Wärmeausdehnungskoeffizient erzeugte übermäßige mechanische Spannung auferlegt wird.
Indem der Befestigungsteil 372, welcher den Außenumfang des Schaltungsgehäuses 400 umhüllt, bandförmig gebildet wird und die Breite des Bandes verengt wird, ist es möglich, eine dem Schaltungsgehäuse 400 auferlegte, durch einen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizient verursachte mechanische Spannung abzuschwächen. Eine Breite des Bandes des Befestigungsteils 372 ist auf 10 mm oder kleiner und vorzugsweise 8 mm oder kleiner festgelegt. Da der Außenwand-Vertiefungsteil 366 als ein Teil der stromaufwärts liegenden Außenwand 335 des Gehäuses 302 sowie der Befestigungsteil 372 das Schaltungsgehäuse 400 umhüllt, um das Schaltungsgehäuse 400 zu befestigen, ist es in dieser Ausführungsform möglich, die Breite des Bandes des Befestigungsteils 372 weiter zu verringern. Das Schaltungsgehäuse 400 kann zum Beispiel befestigt werden, wenn die Breite auf 3 mm oder größer festgelegt ist.
Um eine durch den Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten verursachte mechanische Spannung zu verringern, sind ein durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz bedeckter Teil und ein unbedeckter, freigelegter Teil an der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen. Eine Vielzahl von Teilen, wo die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 aus dem Harz des Gehäuses 302 freigelegt ist, ist vorgesehen, und einer davon ist die Messfläche 430, welche den oben beschriebenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 enthält. Darüber hinaus ist ein zu einem Teil der Seite des Flanschs 312 bezüglich des Befestigungsteils 372 freigelegter Teil vorgesehen. Außerdem ist der Außenwand-Vertiefungsteil 366 so gebildet, dass er einen Teil der stromaufwärts liegenden Seite bezüglich des Außenwand-Vertiefungsteils 366 freilegt, und dieser freigelegte Teil dient als ein Stützteil, welcher den Temperaturerfassungsteil 452 trägt. Ein Spalt ist so gebildet, dass ein Teil der Außenfläche des Schaltungsgehäuses 400 auf der Seite des Flanschs 312 bezüglich des Befestigungsteils 372 das Schaltungsgehäuse 400 über seinen Außenumfang, insbesondere die dem Flansch 312 von der stromabwärts liegenden Seite des Schaltungsgehäuses 400 gegenüberliegende Seite, und weiter über die stromaufwärts liegende Seite des Teils nahe der Klemme des Schaltungsgehäuses 400 umgibt. Da der Spalt um den Teil, in welchem die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 freigelegt ist, herum gebildet ist, ist es möglich, die vom Hauptdurchgang 124 durch den Flansch 312 zum Schaltungsgehäuse 400 übertragene Wärmemenge zu verringern und eine durch die Wärme verursachte Verschlechterung der Messgenauigkeit zu unterbinden.
Ein Spalt ist zwischen dem Schaltungsgehäuse 400 und dem Flansch 312 gebildet, und dieser Spalt dient als ein Klemmenverbinder 320. Die Anschlussklemme 412 des Schaltungsgehäuses 400 und die auf der Seite des Gehäuses 302 der Außenklemme 306 angeordnete Innenbuchse der Außenklemme 361 sind unter Verwendung dieses Klemmenverbinders 320 durch Punktschweißen, Laserschweißen und dergleichen elektrisch miteinander verbunden. Der Spalt des Klemmenverbinders 320 kann eine Wärmeübertragung vom Gehäuse 302 zum Schaltungsgehäuse 400 unterbinden wie oben beschrieben und ist als ein Raum vorgesehen, welcher verwendet werden kann, um eine Verbindung zwischen der Anschlussklemme 412 des Schaltungsgehäuses 400 und der Innenbuchse der Außenklemme 361 der Außenklemme 306 herzustellen.
Bildung des Gehäuses 302 mittels des zweiten Spritzgießprozesses und Wirkungen desselben
Im oben beschriebenen, in den 5(A) bis 6(B) dargestellten Gehäuse 302 wird das den Luftmengenmessteil 602 oder die Verarbeitungseinheit 604 enthaltende Schaltungsgehäuse 400 mittels des ersten Spritzgießprozesses hergestellt. Dann wird das zum Beispiel den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 oder den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 zum Bilden des Nebendurchgangs, in welchem das Messobjekt-Gas 30 strömt, enthaltende Gehäuse 302 mittels des zweiten Spritzgießprozesses hergestellt. Mittels dieses zweiten Spritzgießprozesses wird das Schaltungsgehäuse 400 in das Harz des Gehäuses 302 eingebettet und durch Spritzgießen an der Innenseite des Gehäuses 302 befestigt. Infolgedessen führt der Luftmengenmessteil 602 eine Wärmeübertragung mit dem Messobjekt-Gas 30 durch, so dass eine Konfigurationsbeziehung wie eine Positionsbeziehung oder eine Richtungsbeziehung zwischen dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zum Messen des Durchflusses und dem zum Beispiel den Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 oder den Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 enthaltenden Nebendurchgang mit beachtlich hoher Genauigkeit aufrechterhalten werden kann. Darüber hinaus ist es möglich, einen Fehler oder eine Abweichung, welcher bzw. welche in jedem Schaltungsgehäuse 400 erzeugt wird, auf einen sehr kleinen Wert zu unterdrücken. Infolgedessen ist es möglich, die Messgenauigkeit des Schaltungsgehäuses 400 beachtlich zu verbessern. Zum Beispiel ist es gegenüber einem herkömmlichen Verfahren, bei welchem die Befestigung mittels eines Klebstoffs erfolgt, möglich, die Messgenauigkeit zu verdoppeln oder noch weiter zu steigern. Da der thermische Durchflussmesser 300 üblicherweise in großen Mengen hergestellt wird, unterliegt das Verfahren des Verwendens eines Klebstoffs zusammen mit strenger Messung einer Beschränkung bei der Verbesserung der Messgenauigkeit. Jedoch ist es, wenn das Schaltungsgehäuse 400 wie in dieser Ausführungsform mittels des ersten Spritzgießprozesses hergestellt wird und dann im zweiten Spritzgießprozess zum Bilden des Nebendurchgangs, in welchem das Messobjekt-Gas 30 strömt, der Nebendurchgang gebildet wird, während das Schaltungsgehäuse 400 und der Nebendurchgang befestigt werden, möglich, eine Schwankung der Messgenauigkeit beachtlich zu verringern und die Messgenauigkeit jedes thermischen Durchflussmessers 300 beachtlich zu verbessern. Dies gilt entsprechend für die Ausführungsform in 14 sowie die Ausführungsform in 5(A), 5(B), 6(A) oder 6(B).
Als eine ausführliche Erläuterung in Bezug auf die in 5(A), 5(B), 6(A) oder 6(B) veranschaulichte Ausführungsform ist es zum Beispiel möglich, das Schaltungsgehäuse 400 so am Gehäuse 302 zu befestigen, dass eine Beziehung zwischen dem Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332, dem Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334 und dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 auf eine bestimmte Beziehung festgelegt ist. Infolgedessen kann in jedem der in großen Mengen produzierten thermischen Durchflussmesser 300 eine Positionsbeziehung oder eine Konfigurationsbeziehung zwischen dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 jedes Schaltungsgehäuses 400 und dem Nebendurchgang regelmäßig mit beachtlich hoher Genauigkeit erzielt werden. Da der Nebendurchgangsgraben, wo der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Schaltungsgehäuses 400 befestigt ist (zum Beispiel der Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite 332 und der Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite 334) mit beachtlich hoher Genauigkeit gebildet werden kann, ist ein Bilden des Nebendurchgangs in diesem Nebendurchgangsgraben ein Bedecken beider Seiten des Gehäuses 302 unter Verwendung der Vorderseiten-Abdeckung 303 und der Rückseiten-Abdeckung 304. Wie in den 15(A) bis 15(C) oder den 16(A) bis 16(C) gezeigt, ist, selbst wenn die Vorsprünge 380 und 381 an der Vorderseiten-Abdeckung 303 und an der Rückseiten-Abdeckung 304 vorgesehen sind, der Spalt zwischen den Vorsprüngen 380 und 381 vorgesehen, so dass die Vorsprünge 380 und 381 nicht miteinander zusammenstoßen, wenn beide Oberflächen des Gehäuses 302 durch die Vorderseiten-Abdeckung 303 und die Rückseiten-Abdeckung 304 bedeckt sind. Dieser Vorgang ist ein sehr einfacher Arbeitsvorgang mit wenig Potential, die Messgenauigkeit zu verschlechtern. Darüber hinaus wird die Vorderseiten- oder die Rückseiten-Abdeckung 303 oder 304 mittels eines Spritzgießprozesses mit hoher Formgenauigkeit hergestellt. Deshalb ist es möglich, den in einer bestimmten Beziehung zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehenen Nebendurchgang mit hoher Genauigkeit zu bilden. Auf diese Weise ist es möglich, zusätzlich zur Verbesserung der Messgenauigkeit eine hohe Produktivität zu erzielen.
Demgegenüber wurde der thermische Durchflussmesser nach Stand der Technik durch Herstellen des Nebendurchgangs und anschließendes Kleben des Messteils in den Nebendurchgang mittels eines Klebstoffs produziert. Ein solches Verfahren des Verwendens eines Klebstoffs ist nachteilig, weil eine Dicke des Klebstoffs unregelmäßig ist und eine Position oder ein Winkel des Klebstoffs in jedem Produkt anders ist. Aus diesem Grund unterlag die Verbesserung der Messgenauigkeit einer Beschränkung. Wenn dieser Vorgang in einer Massenfertigung durchgeführt wird, ist es weiter schwierig, die Messgenauigkeit zu verbessern.
In der Ausführungsform gemäß der Erfindung wird zuerst das den Luftmengenmessteil 602 enthaltende Schaltungsgehäuse 400 mittels eines ersten Spritzgießprozesses hergestellt und wird das Schaltungsgehäuse 400 dann mittels Spritzgießen befestigt, während der Nebendurchgangsgraben zum Bilden des Nebendurchgangs mittels eines zweiten Spritzgießprozesses mittels Spritzgießen gebildet wird. Infolgedessen ist es möglich, die Form des Nebendurchgangsgrabens zu bilden und den Luftmengenmessteil 602 mit beträchtlich hoher Genauigkeit am Nebendurchgangsgraben zu befestigen.
Ein mit der Messung des Durchflusses zusammenhängender Teil wie der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 des Luftmengenmessteils 602 oder die im Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 installierte Messfläche 430 wird auf der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 gebildet. Dann werden die Messfläche 430 und der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 aus dem zum Bilden des Gehäuses 302 verwendeten Harz freigelegt. Das heißt, der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 und die Messfläche 430 um den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 herum sind nicht durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz bedeckt. Die durch das Spritzgießen des Schaltungsgehäuses 400 gebildete Messfläche 430, der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 oder der Temperaturerfassungsteil 452 wird auch nach dem Spritzgießen des Gehäuses 302 direkt verwendet, um einen Durchfluss des thermischen Durchflussmessers 300 oder eine Temperatur zu messen. Infolgedessen wird die Messgenauigkeit verbessert.
In der Ausführungsform gemäß der Erfindung wird das Schaltungsgehäuse 400 mit dem Gehäuse 302 integriert gebildet, um das Schaltungsgehäuse 400 am den Nebendurchgang enthaltenden Gehäuse 302 zu befestigen. Deshalb ist es möglich, das Schaltungsgehäuse 400 mit einer kleinen Befestigungsfläche am Gehäuse 302 zu befestigen. Das heißt, es ist möglich, die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400, welche nicht mit dem Gehäuse 302 in Kontakt kommt, zu vergrößern. Die Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400, welche nicht mit dem Gehäuse 302 in Kontakt kommt, liegt zum Beispiel in einem Spalt frei. Die Wärme des Ansaugrohrs wird zum Gehäuse 302 übertragen und wird dann vom Gehäuse 302 zum Schaltungsgehäuse 400 übertragen. Selbst wenn die Kontaktfläche zwischen dem Gehäuse 302 und dem Schaltungsgehäuse 400 verkleinert wird, statt die gesamte Oberfläche oder den größten Teil der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 mit dem Gehäuse 302 zu umhüllen, ist es möglich, eine hohe Zuverlässigkeit mit einer hohen Genauigkeit aufrechtzuerhalten und das Schaltungsgehäuse 400 am Gehäuse 302 zu befestigen. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Wärmeübertragung vom Gehäuse 302 zum Schaltungsgehäuse 400 zu verhindern und einen Rückgang der Messgenauigkeit zu verhindern.
In der in 5(A), 5(B), 6(A) oder 6(B) veranschaulichten Ausführungsform kann die Fläche A der freigelegten Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 größer als die oder gleich der durch ein zum Bilden des Gehäuses 302 verwendetes Spritzgussmaterial bedeckten Fläche B festgelegt sein. In der Ausführungsform ist die Fläche A größer als die Fläche B. Infolgedessen ist es möglich, eine Wärmeübertragung vom Gehäuse 302 zum Schaltungsgehäuse 400 zu unterbinden. Darüber hinaus ist es möglich, eine durch einen Unterschied zwischen einem Wärmeausdehnungskoeffizient des zum Bilden des Schaltungsgehäuses 400 verwendeten aushärtenden Harzes und einem Wärmeausdehnungskoeffizient des zum Bilden des Gehäuses 302 verwendeten thermoplastischen Harzes erzeugte mechanische Spannung zu verringern.
Erscheinungsbild des Schaltungsgehäuses 400
Bildung der Messfläche 430 mit dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436
Die 17(A) bis 17(C) veranschaulichen ein Erscheinungsbild des mittels des ersten Spritzgießprozesses gebildeten Schaltungsgehäuses 400. Es ist zu beachten, dass der schraffierte Teil im Erscheinungsbild des Schaltungsgehäuses 400 eine Befestigungsfläche 432 angibt, wo das Schaltungsgehäuse 400 durch das im zweiten Spritzgießprozess verwendete Harz bedeckt wird, wenn das Gehäuse 302 mittels des zweiten Spritzgießprozesses gebildet wird, nachdem das Schaltungsgehäuse 400 mittels des ersten Spritzgießprozesses hergestellt wurde. 17(A) ist eine Ansicht der linken Seite zur Veranschaulichung des Schaltungsgehäuses 400, 17(B) ist eine Vorderansicht zur Veranschaulichung des Schaltungsgehäuses 400, und 17(C) ist eine Rückansicht zur Veranschaulichung des Schaltungsgehäuses 400. Das Schaltungsgehäuse 400 ist mit dem Luftmengenmessteil 602 oder der Verarbeitungseinheit 604, welche unten beschrieben sind, eingebettet, und sie sind unter Verwendung eines aushärtenden Harzes integriert vergossen. Ferner wird ein den Luftmengenmessteil 602 enthaltender Teil zu einem Durchgang 605, welcher im Nebendurchgang angeordnet ist.
Auf der Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 in 17(B) ist die als eine Ebene zum Durchleiten des Messobjekt-Gases 30 dienende Messfläche 430 in einer Form, welche sich in einer Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases 30 erstreckt, gebildet. In dieser Ausführungsform hat die Messfläche 430 eine rechteckige Form, welche sich in der Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases 30 erstreckt. Die Messfläche 430 ist so gebildet, dass sie dünner als andere Teile ist wie in 17(A) dargestellt, und ein Teil derselben ist mit dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 versehen. Der eingebettete Luftmengenmessteil 602 führt über den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 eine Wärmeübertragung zum Messobjekt-Gas 30 durch, um einen Zustand des Messobjekt-Gases 30 wie eine Strömungsgeschwindigkeit des Messobjekt-Gases 30 zu messen und ein elektrisches Signal auszugeben, welches dem Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 entspricht.
Um einen Zustand des Messobjekt-Gases 30 mittels des eingebetteten Luftmengenmessteils 602 (siehe 21) mit hoher Genauigkeit zu messen, bildet das durch die nähere Umgebung des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 strömende Gas vorzugsweise eine laminare Strömung mit einem geringen Wirbel. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, dass kein Höhenunterschied zwischen der durchflusswegseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 und der Ebene der Messfläche 430, welche das Gas leitet, vorliegt. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, zu verhindern, dass der Luftmengenmessteil 602 einer irregulären mechanischen Spannung oder einer Verwindung unterzogen wird, während eine hohe Durchfluss-Messgenauigkeit aufrechterhalten wird. Es ist zu beachten, dass der obengenannte Höhenunterschied vorgesehen sein kann, wenn er die Durchfluss-Messgenauigkeit nicht beeinträchtigt.
Auf der rückseitigen Oberfläche der Messfläche 430 des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 verbleibt ein Pressabdruck 442 der Spritzgussform, welche während des Spritzgießens des Schaltungsgehäuses 400 ein internes Substrat oder eine interne Platte stützt, wie in 17(C) gezeigt. Der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 wird verwendet, um einen Wärmeaustausch mit dem Messobjekt-Gas 30 durchzuführen. Um einen Zustand des Messobjekt-Gases 30 genau zu messen, ist es vorzuziehen, eine Wärmeübertragung zwischen dem Luftmengenmessteil 602 und dem Messobjekt-Gas 30 in geeigneter Weise durchzuführen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zu verhindern, dass ein Teil des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 im ersten Spritzgießprozess durch das Harz bedeckt wird. Spritzgussformen werden sowohl am Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 als auch an der Rückseite der Messfläche 431 als einer rückseitigen Oberfläche derselben angebracht, und ein Zufluss des Harzes in den Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 wird mittels dieser Spritzgussform verhindert. Ein Pressabdruck 442 mit einer konkaven Form ist auf der rückseitigen Oberfläche des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 gebildet. In diesem Teil ist es vorzuziehen, eine als der Luftmengenmessteil 602 oder dergleichen dienende Vorrichtung in der Nähe anzuordnen, um die von der Vorrichtung erzeugte Wärme so weit wie möglich nach außen abzugeben. Der gebildete konkave Teil wird durch das Harz weniger beeinflusst und gibt leicht Wärme ab.
Eine dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 entsprechende Halbleitermembran ist in einem eine Halbleitervorrichtung enthaltenden Luftmengenmessteil (Luftmengenmesselement) 602 gebildet. Die Halbleitermembran lässt sich durch Bilden eines Spalts an der rückseitigen Oberfläche des Luftmengenmesselements 602 erzielen. Wenn der Spalt bedeckt ist, wird die Halbleitermembran verformt und verschlechtert sich die Messgenauigkeit infolge einer durch eine Temperaturänderung verursachten Druckänderung im Spalt. Aus diesem Grund ist in dieser Ausführungsform eine mit dem Spalt der rückseitigen Oberfläche der Halbleitermembran in Verbindung stehende Öffnung 438 in der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 vorgesehen und ist ein Verbindungskanal zum Verbinden des Spalts der rückseitigen Oberfläche der Halbleitermembran mit der Öffnung 438 im Schaltungsgehäuse 400 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Öffnung 438 im nicht schraffierten Teil in den 17(A) bis 17(C) vorgesehen ist, um zu verhindern, dass die Öffnung 438 im zweiten Spritzgießprozess durch das Harz bedeckt wird.
Es ist erforderlich, die Öffnung 438 mittels des ersten Spritzgießprozesses zu bilden, während ein Zufluss des Harzes in den Teil der Öffnung 438 unterbunden wird, indem Spritzgussformen sowohl einem Teil der Öffnung 438 als auch einer rückseitigen Oberfläche derselben angeglichen werden und die Spritzgussformen zusammengepresst werden. Nachfolgend wird die Bildung der Öffnung 438 und des Verbindungskanals, welcher den Spalt an der rückseitigen Oberfläche der Halbleitermembran mit der Öffnung 438 verbindet, beschrieben.
Bildung des Temperaturerfassungsteils 452 und des Vorsprungs 424 und Wirkungen derselben
Der im Schaltungsgehäuse 400 vorgesehene Temperaturerfassungsteil 452 ist außerdem im vorderen Ende des Vorsprungs 424, welcher sich in der Stromaufwärts-Richtung des Messobjekt-Gases 30 erstreckt, vorgesehen, um den Temperaturerfassungsteil 452 zu stützen, und hat außerdem eine Funktion des Erfassens einer Temperatur des Messobjekt-Gases 30. Um eine Temperatur des Messobjekt-Gases 30 mit hoher Genauigkeit zu erfassen, ist es vorzuziehen, die Wärmeübertragung zu anderen Teilen als dem Messobjekt-Gas 30 so weit wie möglich zu verringern. Der Vorsprung 424, welcher den Temperaturerfassungsteil 452 trägt, hat eine Form, deren vorderes Ende dünner als ihre Basis ist, und enthält in seinem vorderen Endteil den Temperaturerfassungsteil 452. Wegen einer solchen Form ist es möglich, den Einfluss der Wärme vom Halsteil des Vorsprungs 424 auf den Temperaturerfassungsteil 452 zu verringern.
Nachdem die Temperatur des Messobjekt-Gases 30 mittels des Temperaturerfassungsteils 452 erfasst wurde, strömt das Messobjekt-Gas 30 entlang des Vorsprungs 424, um die Temperatur des Vorsprungs 424 an die Temperatur des Messobjekt-Gases 30 anzunähern. Infolgedessen ist es möglich, den Einfluss der Temperatur des Halsteils des Vorsprungs 424 auf den Temperaturerfassungsteil 452 zu unterdrücken. Insbesondere ist in dieser Ausführungsform der Temperaturerfassungsteil 452 in der Nähe des Vorsprungs 424 mit dem Temperaturerfassungsteil 452 dünner und wird er zum Hals des Vorsprungs 424 hin dicker. Aus diesem Grund strömt das Messobjekt-Gas 30 entlang der Form des Vorsprungs 424, um den Vorsprung 424 wirkungsvoll zu kühlen.
Der schraffierte Teil des Halsteils des Vorsprungs 424 ist eine durch das zum Bilden des Gehäuses 302 im zweiten Spritzgießprozess verwendete Harz bedeckte Befestigungsfläche 432. Eine Vertiefung ist im schraffierten Teil des Halsteils des Vorsprungs 424 vorgesehen. Dies zeigt, dass ein nicht durch das Harz des Gehäuses 302 bedeckter Teil der vertieften Form vorgesehen ist. Wenn ein solcher nicht durch das Harz des Gehäuses 302 bedeckter Teil mit einer vertieften Form auf diese Weise im Halsteil des Vorsprungs 424 vorgesehen ist, ist es möglich, den Vorsprung 424 mittels des Messobjekt-Gases 30 weiter leicht zu kühlen.
Klemme des Schaltungsgehäuses 400
Das Schaltungsgehäuse 400 ist mit der Anschlussklemme 412 versehen, um elektrische Energie zum Betreiben des eingebetteten Luftmengenmessteils 602 oder der Verarbeitungseinheit 604 zuzuführen und den Durchfluss-Messwert oder den Temperatur-Messwert auszugeben. Darüber hinaus ist eine Klemme 414 vorgesehen, um zu prüfen, ob das Schaltungsgehäuse 400 zweckgemäß funktioniert oder ob eine Anomalie in einem Schaltungsbauteil oder einer Verbindung desselben erzeugt wird. In dieser Ausführungsform wird das Schaltungsgehäuse 400 gebildet, indem Spritzpressen für den Luftmengenmessteil 602 oder die Verarbeitungseinheit 604 unter Verwendung eines aushärtenden Harzes mittels des ersten Spritzgießprozesses durchgeführt wird. Durch Durchführen des Spritzpressens ist es möglich, die Maßgenauigkeit des Schaltungsgehäuses 400 zu verbessern. Da jedoch ein Hochdruck-Harz in das Innere der verschlossenen Spritzgussform, in welches der Luftmengenmessteil 602 oder die Verarbeitungseinheit 604 eingebettet ist, gepresst wird, ist es im Spritzpressprozess vorzuziehen zu prüfen, ob ein Defekt im Luftmengenmessteil 602 oder in der Verarbeitungseinheit 604 und in einer entsprechenden Verdrahtungsbeziehung für das erzielte Schaltungsgehäuse 400 vorliegt. In dieser Ausführungsform ist eine Prüfklemme 414 vorgesehen und wird eine Prüfung für jedes der hergestellten Schaltungsgehäuse 400 durchgeführt. Da die Prüfklemme 414 nicht zur Messung verwendet wird, ist die Klemme 414 nicht mit der Innenbuchse der Außenklemme 361 verbunden wie oben beschrieben. Darüber hinaus ist jede Anschlussklemme 412 mit einem gekrümmten Teil 416 versehen, um eine mechanische Federkraft zu erhöhen. Wenn eine mechanische Federkraft in jeder Anschlussklemme 412 vorgesehen ist, ist es möglich, eine durch einen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen dem Harz des ersten Spritzgießprozesses und dem Harz des zweiten Spritzgießprozesses verursachte mechanische Spannung zu aufzunehmen. Das heißt, jede Anschlussklemme 412 wird durch eine durch den ersten Spritzgießprozess verursachte Wärmeausdehnung beeinflusst, und die mit jeder Anschlussklemme 412 verbundene Innenbuchse der Außenklemme 361 wird durch das Harz des zweiten Spritzgießprozesses beeinflusst. Deshalb ist es möglich, die Erzeugung einer durch den Unterschied im Harz verursachten mechanischen Spannung zu aufzunehmen.
Befestigung des Schaltungsgehäuses 400 mittels des zweiten Spritzgießprozesses und Wirkungen derselben
In den 17(A) bis 17(C) gibt der schraffierte Teil eine Befestigungsfläche 432 zum Bedecken des Schaltungsgehäuses 400 mit dem im zweiten Spritzgießprozess verwendeten thermoplastischen Harz, um das Schaltungsgehäuse 400 im zweiten Spritzgießprozess am Gehäuse 302 zu befestigen, an. Wie oben in Bezug auf 5(A), 5(B), 6(A) oder 6(B) beschrieben, ist es wichtig, eine hohe Genauigkeit aufrechtzuerhalten, um eine bestimmte Beziehung zwischen der Messfläche 430, dem in der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 und der Form des Nebendurchgangs zu schaffen. Im zweiten Spritzgießprozess wird der Nebendurchgang gebildet und wird das Schaltungsgehäuse 400 an dem Gehäuse 302 befestigt, welches den Nebendurchgang bildet. Deshalb ist es möglich, eine Beziehung zwischen dem Nebendurchgang, der Messfläche 430 und dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 mit beträchtlich hoher Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Das heißt, da das Schaltungsgehäuse 400 im zweiten Spritzgießprozess am Gehäuse 302 befestigt wird, ist es möglich, das Schaltungsgehäuse 400 mit hoher Genauigkeit in der zum Bilden des Gehäuses 302 mit dem Nebendurchgang verwendeten Spritzgussform zu positionieren und zu befestigen. Durch Einspritzen eines thermoplastischen Harzes mit einer hohen Temperatur in diese Spritzgussform wird der Nebendurchgang mit hoher Genauigkeit gebildet und wird das Schaltungsgehäuse 400 mit hoher Genauigkeit befestigt.
In dieser Ausführungsform ist die gesamte Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 keine durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz bedeckte Befestigungsfläche 432, sondern ist die vorderseitige Oberfläche zur Seite der Anschlussklemme 412 des Schaltungsgehäuses 400 freigelegt. Das heißt, ein nicht durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz bedeckter Teil ist vorgesehen. In der in den 17(A) bis 17(C) gezeigten Ausführungsform ist die Fläche aus der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400, welche nicht durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz umhüllt ist, sondern aus dem zum Bilden des Gehäuses 302 verwendeten Harz freigelegt ist, größer als die Fläche der durch das zum Bilden des Gehäuses 302 verwendete Harz umhüllten Befestigungsfläche 432.
Ein Wärmeausdehnungskoeffizient ist zwischen dem zum Bilden des Schaltungsgehäuses 400 verwendeten aushärtenden Harz und dem zum Bilden des Gehäuses 302 mit dem Befestigungsteil 372 verwendeten thermoplastischen Harz verschieden. Es ist vorzuziehen, so lang wie möglich zu verhindern, dass dem Schaltungsgehäuse 400 eine durch diesen Unterschied im Wärmeausdehnungskoeffizient verursachte mechanische Spannung auferlegt wird. Durch Verkleinern der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 und der Befestigungsfläche 432 ist es möglich, den Einfluss des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten zu verringern. Zum Beispiel ist es möglich, durch Schaffen einer Bandform einer Breite L die Befestigungsfläche 432 in der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 zu verkleinern.
Durch Bereitstellen der Befestigungsfläche 432 in der Basis des Vorsprungs 424 ist es möglich, zu eine mechanische Festigkeit des Vorsprungs 424 zu erhöhen. Durch Bereitstellen einer bandförmigen Befestigungsfläche entlang einer Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30 und einer Befestigungsfläche quer zur Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30 in der vorderseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400 ist es möglich, das Schaltungsgehäuse 400 und das Gehäuse 302 robuster aneinander zu befestigen. In der Befestigungsfläche 432 ist ein das Schaltungsgehäuse 400 umgebender Teil in einer Bandform mit einer Breite L entlang der Messfläche 430 die oben beschriebene Befestigungsfläche entlang der Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30 und ist ein Teil, welcher die Basis des Vorsprungs 424 bedeckt, die Befestigungsfläche quer zur Strömungsachse des Messobjekt-Gases 30.
Einbau der Schaltungsbauteile in das Schaltungsgehäuse
18 ist eine erläuternde Zeichnung zur Beschreibung eines Verbindungslochs 676, welches einen in der Membran 672 vorgesehenen Spalt 674 und den Luftmengenmessteil (das Durchflusserfassungselement) 602 und das Loch 520 miteinander verbindet.
Wie unten beschrieben, ist der Luftmengenmessteil 602 zum Messen des Durchflusses des Messobjekt-Gases 30 mit einer Membran 672 versehen und ist ein Spalt 674 an der rückseitigen Oberfläche der Membran 672 vorgesehen. Obwohl nicht gezeigt, ist die Membran 672 mit einem Element zum Austauschen von Wärme mit dem Messobjekt-Gas 30 und zum Messen des Durchflusses dadurch ausgestattet. Wenn die Wärme getrennt vom Wärmeaustausch mit dem Messobjekt-Gas 30 durch die Membran 672 zu den in der Membran 672 gebildeten Elementen übertragen wird, ist es schwierig, den Durchfluss genau zu messen. Aus diesem Grund ist es erforderlich, einen Wärmewiderstand der Membran 672 zu erhöhen und die Membran 672 so dünn wie möglich zu bilden.
Der Luftmengenmessteil (das Luftmengenmesselement) 602 ist so im ersten Harz des mittels des ersten Spritzgießprozesses gebildeten Schaltungsgehäuses 400 eingebettet und befestigt, dass die Wärmeübertragungsfläche 437 der Membran 672 freiliegt. Die Oberfläche der Membran 672 ist mit den oben beschriebenen (nicht gezeigten) Elementen (wie einem Wärmeerzeuger 608, Widerständen 652 und 654 als einem stromaufwärts liegenden Widerstands-Temperaturfühler und Widerständen 656 und 658 als einem stromabwärts liegenden Widerstands-Temperaturfühler wie in 22 gezeigt) versehen. Die Elemente führen durch die Wärmeübertragungsfläche 437 an der Oberfläche der Elemente im der Membran 672 entsprechenden Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 eine Wärmeübertragung mit dem Messobjekt-Gas 30 (nicht gezeigt) durch. Die Wärmeübertragungsfläche 437 kann an der Oberfläche jedes Elements vorgesehen sein oder kann mit einem dünnen Schutzfilm darauf versehen sein. Es ist vorzuziehen, dass die Wärmeübertragung zwischen den Elementen und dem Messobjekt-Gas 30 gleichmäßig durchgeführt wird, und direkte Wärmeübertragungen zwischen den Elementen sollten so weit wie möglich verringert werden.
Ein Teil des Luftmengenmessteils (Luftmengenmesselements) 602, wo die Elemente vorgesehen sind, ist im Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 der Messfläche 430 angeordnet, und die Wärmeübertragungsfläche 437 ist aus dem zum Bilden der Messfläche 430 verwendeten Harz freigelegt. Der Außenumfang des Luftmengenmesselements 602 ist durch das im ersten Spritzgießprozess zum Bilden der Messfläche 430 verwendete aushärtende Harz bedeckt. Wenn nur die Seitenwand des Luftmengenmesselements 602 durch das aushärtende Harz abgedeckt ist und die Oberflächenseite des Außenumfangs des Luftmengenmesselements 602 (das heißt, die Fläche um die Membran 672) nicht durch das aushärtende Harz abgedeckt ist, wird eine im zum Bilden der Messfläche 430 verwendeten Harz erzeugte mechanische Spannung nur durch die Seitenwand des Luftmengenmesselements 602 aufgenommen, so dass es zu einer Verwindung in der Membran 672 kommen kann und Kennlinien sich verschlechtern können. Die Verwindung der Membran 672 wird durch Bedecken des Außenumfangsteils des Luftmengenmesselements 602 mit dem aushärtenden Harz, wie in 18 gezeigt, verringert. Wenn ein Höhenunterschied zwischen der Wärmeübertragungsfläche 437 und der Messfläche 430, wo das Messobjekt-Gas 30 strömt, groß ist, wird indessen die Strömung des Messobjekt-Gases 30 gestört, so dass die Messgenauigkeit sich verschlechtert. Deshalb ist es vorzuziehen, dass ein Höhenunterschied W zwischen der Wärmeübertragungsfläche 437 und der Messfläche 430, wo das Messobjekt-Gas 30 strömt, klein ist.
Die Membran 672 ist dünn gebildet, um eine Wärmeübertragung zwischen den einzelnen Elementen zu verhindern, und die dünne Membran wird durch Bilden eines Spalts 674 in der rückseitigen Oberfläche des Luftmengenmesselements 602 erzielt. Wenn dieser Spalt 674 verschlossen ist, ändert sich ein auf der rückseitigen Oberfläche der Membran 672 gebildeter Druck des Spalts 674 je nach einer Temperaturänderung. Wenn ein Druckunterschied zwischen dem Spalt 674 und der Oberfläche der Membran 672 zunimmt, nimmt die Membran 672 den Druck auf und wird eine Verwindung erzeugt, so dass eine hochgenaue Messung schwierig wird. Aus diesem Grund ist ein mit der nach außen geöffneten Öffnung 438 verbundenes Loch 520 in der Platte 532 vorgesehen und ist ein Verbindungsloch 676, welches dieses Loch 520 mit dem Spalt 674 verbindet, vorgesehen. Dieses Verbindungsloch 676 besteht zum Beispiel aus einem Paar von Platten, welches aus der ersten und der zweiten Platte 532 und 536 besteht. Eine erste Platte 532 ist mit Löchern 520 und 521 und einem Graben zum Bilden des Verbindungslochs 676 versehen. Das Verbindungsloch 676 ist durch Bedecken des Grabens und der Löcher 520 und 521 mit der zweiten Platte 536 gebildet. Durch das Verbindungsloch 676 und das Loch 520 werden die an die vorderseitige und die rückseitige Oberfläche der Membran 672 angelegten Drücke annähernd gleich, so dass die Messgenauigkeit verbessert wird.
Wie oben beschrieben, kann das Verbindungsloch 676 durch Bedecken des Grabens und der Löcher 520 und 521 mit der zweiten Platte 536 gebildet sein. Alternativ kann der Systemträger als zweite Platte 536 verwendet werden. Wie in Bezug auf die 15(A) bis 15(C) beschrieben, sind die Membran 672 und die als die Verarbeitungseinheit 604 dienende LSI-Schaltung auf der Platte 532 vorgesehen. Ein Systemträger zum Stützen der Platte 532, wo die Membran 672 und die Verarbeitungseinheit 604 angebracht sind, ist darunter vorgesehen. Deshalb wird der Aufbau bei Verwendung des Systemträgers einfacher. Darüber hinaus kann der Systemträger als eine Masseelektrode verwendet werden. Wenn der Systemträger als die zweite Platte 536 dient und das Verbindungsloch 676 durch Bedecken der in der ersten Platte 532 gebildeten Löcher 520 und 521 mittels des Systemträgers und Bedecken des in der ersten Platte 532 gebildeten Grabens mittels des Systemträgers auf diese Weise gebildet ist, ist es möglich, den gesamten Aufbau zu vereinfachen. Darüber hinaus ist es möglich, den Einfluss von Rauschen von außerhalb der Membran 672 und der Verarbeitungseinheit 604 zu verringern, weil der Systemträger als eine Masseelektrode dient.
Im Schaltungsgehäuse 400 verbleibt der Pressabdruck 442 an der rückseitigen Oberfläche des Schaltungsgehäuses 400, wo der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gebildet ist. Um einen Zufluss des Harzes zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 zu verhindern, wird im ersten Spritzgießprozess eine Spritzgussform wie eine Einlegeform in einem Teil des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 angebracht und wird eine Spritzgussform in einem diesem entgegengesetzten Teil des Pressabdrucks 442 angebracht, so dass ein Zufluss des Harzes zum Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 unterbunden wird. Indem ein Teil des Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 auf diese Weise gebildet wird, ist es möglich, den Durchfluss des Messobjekt-Gases 30 mit beträchtlich hoher Genauigkeit zu messen.
Ferner sind die geneigten Oberflächen 434 und 435 in der Umgebung des in der Messfläche 430 vorgesehenen Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteils 436 vorgesehen und ist der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 so angeordnet, dass er, im Vergleich zur Messfläche 430, zu welcher das Messobjekt-Gas 30 strömt, im Schaltungsgehäuse 400 versenkt ist.
Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers 300
Herstellungsprozess des Schaltungsgehäuses 400
Die 19 und 20 veranschaulichen einen Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers 300, wobei 19 einen Herstellungsprozess des Schaltungsgehäuses 400 veranschaulicht und 20 einen Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers veranschaulicht. In 19, zeigt Schritt 1 einen Herstellungsprozess eines Rahmens. Dieser Rahmen wird zum Beispiel durch Pressbearbeitung gebildet.
In Schritt 2 wird die Platte 532 zuerst auf dem durch den Schritt 1 erzielten Rahmen montiert und wird ferner der Luftmengenmessteil 602 oder die Verarbeitungseinheit 604 auf der Platte 532 montiert. Dann werden das Temperaturerfassungselement und das Schaltungsbauteil wie ein Chip-Kondensator montiert. In Schritt 2 wird die elektrische Verdrahtung zwischen Schaltungsbauteilen, zwischen dem Schaltungsbauteil und den Leitungen sowie zwischen den Leitungen ausgeführt. In Schritt 2 wird das Schaltungsbauteil auf dem Rahmen montiert und wird die elektrische Verdrahtung weiter ausgeführt, so dass eine elektrische Schaltung gebildet wird.
Dann wird in Schritt 3 mittels des ersten Spritzgießprozesses Spritzgießen unter Verwendung eines aushärtenden Harzes durchgeführt. Darüber hinaus wird in Schritt 3 jede der angeschlossenen Leitungen vom Rahmen getrennt und werden die Leitungen voneinander getrennt, so dass das Schaltungsgehäuse 400 in den 17(A) bis 17(C) erzielt wird. In diesem Schaltungsgehäuse 400 wird, wie in den 17(A) bis 17(C) gezeigt, die Messfläche 430 oder der Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 gebildet.
In Schritt 4 erfolgt eine Sichtprüfung oder eine Funktionsprüfung des erzielten Schaltungsgehäuses 400. Im ersten Spritzgießprozess in Schritt 3 wird die in Schritt 2 erzielte elektrische Schaltung an der Innenseite der Spritzgussform befestigt und wird ein Hochtemperaturharz unter hohem Druck in die Spritzgussform eingespritzt. Deshalb ist es vorzuziehen, zu prüfen, ob eine Anomalie im elektrischen Bauteil oder in der elektrischen Verdrahtung vorliegt. Für diese Prüfung wird die Klemme 414 zusätzlich zur Anschlussklemme 412 in den 17(A) bis 17(C) verwendet. Es ist zu beachten, dass die Klemme 414, da sie danach nicht mehr benutzt wird, nach dieser Prüfung aus der Basis herausgeschnitten werden kann.
Herstellungsprozess des thermischen Durchflussmessers 300 und Kalibrierung von Kennlinien
Im Prozess in 20 werden das wie in 19 gezeigt hergestellte Schaltungsgehäuse 400 und die Außenklemme 306 verwendet. In Schritt 5 wird das Gehäuse 302 mittels des zweiten Spritzgießprozesses gebildet. In diesem Gehäuse 302 werden ein aus Harz gebildeter Nebendurchgangsgraben, der Flansch 312 oder der Außenverbinder 305 gebildet und wird der in den 17(A) bis 17(C) gezeigte schraffierte Teil des Schaltungsgehäuses 400 im zweiten Spritzgießprozess durch das Harz bedeckt, so dass das Schaltungsgehäuse 400 am Gehäuse 302 befestigt wird. Durch Kombinieren der Herstellung (Schritt 3) des Schaltungsgehäuses 400 mittels des ersten Spritzgießprozesses und der Bildung des Gehäuses 302 des thermischen Durchflussmessers 300 mittels des zweiten Spritzgießprozesses wird die Luftmengenmessgenauigkeit beträchtlich verbessert. In Schritt 6 wird jede Innenbuchse der Außenklemme 361 in den 5(A) bis 6(B) getrennt. In Schritt 7 werden die Anschlussklemme 412 und die Innenbuchse der Außenklemme 361 miteinander verbunden.
Das Gehäuse 302 erhält man in Schritt 7. Dann, in Schritt 8, werden die Vorderseiten- und die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 so am Gehäuse 302 angebracht, dass das Innere des Gehäuses 302 mit der Vorderseiten- und der Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 abgedichtet wird, und erhält man den Nebendurchgang, durch welchen das Messobjekt-Gas 30 strömt. Zu dieser Zeit wird der Spalt des Hohlraum-Teils 382 der Seite des vorderen Endes des Schaltungsgehäuses 400 durch den Vorsprung 380 der Vorderseiten-Abdeckung 303 und den Vorsprung 381 der Rückseiten-Abdeckung 304 eingebettet, wird das vordere Ende 401 des Schaltungsgehäuses 400 in den durch die Vorsprünge 380 und 381 gebildeten konkaven Teil 383 aufgenommen. Darüber hinaus wird eine anhand von 14 beschriebene Öffnungsstruktur durch den an der Vorderseiten-Abdeckung 303 oder der Rückseiten-Abdeckung 304 vorgesehenen Vorsprung 356 gebildet und an einer bezüglich des Schaltungsgehäuses 400 festgelegten Position angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Vorderseiten-Abdeckung 303 mittels des Spritzgießens in Schritt 10 gebildet wird und die Rückseiten-Abdeckung 304 mittels des Spritzgießens in Schritt 11 gebildet wird. Darüber hinaus werden die Vorderseiten- und die Rückseiten-Abdeckung 303 und 304 mittels getrennter, verschiedene Spritzgussformen verwendender Prozesse gebildet.
In Schritt 9 wird eine Kennlinienprüfung durchgeführt, indem in der Praxis die Luft in den Nebendurchgang geleitet wird. Da eine Beziehung zwischen dem Nebendurchgang und dem Luftmengenmessteil mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten wird wie oben beschrieben, wird eine beträchtlich hohe Messgenauigkeit erzielt, indem mittels einer Kennlinienprüfung eine Kennlinienkalibrierung durchgeführt wird. Darüber hinaus verändert sich die Kennlinie selbst bei einer Verwendung über eine lange Zeit nicht wesentlich und wird zusätzlich zur hohen Genauigkeit eine hohe Zuverlässigkeit erzielt, da das Spritzgießen mit einer Positionierungs- oder Konfigurationsbeziehung zwischen dem Nebendurchgang und dem Luftmengenmessteil durchgeführt wird, die mittels des ersten Spritzgießprozesses und des zweiten Spritzgießprozesses festgelegt wird.
Schaltungskonfiguration des thermischen Durchflussmessers 300
Gesamtschaltungskonfiguration des thermischen Durchflussmessers 300
21 ist ein Schaltbild zur Veranschaulichung der Luftmengenmessschaltung 601 des thermischen Durchflussmessers 300. Es ist zu beachten, dass die Messschaltung bezüglich des in der obengenannten Ausführungsform beschriebenen Temperaturerfassungsteils 452 auch im thermischen Durchflussmesser 300 vorgesehen, aber in 21 absichtlich nicht dargestellt ist.
Die Luftmengenmessschaltung 601 des thermischen Durchflussmessers 300 enthält den Luftmengenmessteil 602, welcher den Wärmeerzeuger 608 und die Verarbeitungseinheit 604 enthält. Die Verarbeitungseinheit 604 steuert eine Wärmemenge des Wärmeerzeugers 608 des Luftmengenmessteils 602 und gibt, auf der Grundlage der Ausgabe des Luftmengenmessteils 602, über die Klemme 662 ein dem Durchfluss entsprechendes Signal aus. Für diese Verarbeitung enthält die Verarbeitungseinheit 604 eine Zentraleinheit (im folgenden als „CPU“ bezeichnet) 612, eine Eingangsschaltung 614, eine Ausgangsschaltung 616, einen Speicher 618 zum Speichern von Daten, welche eine Beziehung zwischen dem Kalibrierwert oder dem Messwert und dem Durchfluss darstellen, und eine Stromversorgungsschaltung 622 zum Versorgen jeder erforderlichen Schaltung mit einer bestimmten elektrischen Spannung. Die Stromversorgungsschaltung 622 wird über eine Klemme 664 und eine Masseklemme (nicht gezeigt) mit Gleichstrom aus einer externen Stromversorgung wie einer Bordbatterie versorgt.
Der Luftmengenmessteil 602 ist mit einem Wärmeerzeuger 608 zum Erwärmen des Messobjekt-Gases 30 ausgestattet. Eine elektrische Spannung V1 wird aus der Stromversorgungsschaltung 622 einem Kollektor eines in einer Stromversorgungsschaltung des Wärmeerzeugers 608 enthaltenen Transistors 606 zugeführt, und ein Steuersignal aus der CPU 612 wird über die Ausgangsschaltung 616 an eine Basis des Transistors 606 angelegt. Auf der Grundlage dieses Steuersignals wird dem Wärmeerzeuger 608 aus dem Transistor 606 über die Klemme 624 ein Strom zugeführt. Die dem Wärmeerzeuger 608 zugeführte Stromstärke wird durch ein aus der CPU 612 über die Ausgangsschaltung 616 an den Transistor 606 der Stromversorgungsschaltung des Wärmeerzeugers 608 angelegtes Steuersignal gesteuert. Die Verarbeitungseinheit 604 steuert die Wärmemenge des Wärmeerzeugers 608 so, dass eine Temperatur des Messobjekt-Gases 30 durch Erwärmen mittels des Wärmeerzeugers 608 von einer Anfangstemperatur um eine vordefinierte Temperatur, zum Beispiel 100°C, steigt.
Der Luftmengenmessteil 602 enthält eine Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 zum Steuern einer Wärmemenge des Wärmeerzeugers 608 und eine Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 zum Messen eines Durchflusses Eine vordefinierte elektrische Spannung V3 wird aus der Stromversorgungsschaltung 622 über die Klemme 626 dem einen Ende der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 zugeführt, und das andere Ende der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 ist mit der Masseklemme 630 verbunden. Darüber hinaus wird eine vordefinierte elektrische Spannung V2 aus der Stromversorgungsschaltung 622 über die Klemme 625 an das eine Ende der Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 angelegt und ist das andere Ende der Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 mit der Masseklemme 630 verbunden.
Die Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 enthält einen Widerstand 642, welcher ein Widerstands-Temperaturfühler ist, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des erwärmten Messobjekt-Gases 30 ändert, und die Widerstände 642, 644, 646, und 648 bilden eine Brückenschaltung. Ein Potentialunterschied zwischen einem Knoten A zwischen den Widerständen 642 und 646 und einem Knoten B zwischen den Widerständen 644 und 648 wird über die Klemmen 627 und 628 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben, und die CPU 612 steuert den aus dem Transistor 606 zugeführten Strom, um die Wärmemenge des Wärmeerzeugers 608 so zu steuern, dass der Potentialunterschied zwischen den Knoten A und B auf einen vordefinierten Wert, zum Beispiel in dieser Ausführungsform null Volt, eingestellt wird. Die,in 21 gezeigte Luftmengenmessschaltung 601 erwärmt das Messobjekt-Gas 30 mittels des Wärmeerzeugers 608 so, dass eine Temperatur zu jeder Zeit von einer Anfangstemperatur des Messobjekt-Gases 30 um eine vordefinierte Temperatur, zum Beispiel 100° C, steigt. Um diese Erwärmungssteuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, sind Widerstandswerte jedes Widerstands der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 so eingestellt, dass der Potentialunterschied zwischen den Knoten A und B null wird, wenn die Temperatur des durch den Wärmeerzeuger 608 erwärmten Messobjekt-Gases 30 zu jeder Zeit von einer Anfangstemperatur um eine vordefinierte Temperatur, zum Beispiel 100°C, steigt. Deshalb steuert in der Luftmengenmessschaltung 601 in 21 die CPU 612 den dem Wärmeerzeuger 608 zugeführten elektrischen Strom so, dass der Potentialunterschied zwischen den Knoten A und B null wird.
Die Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 enthält vier Widerstands-Temperaturfühler aus Widerständen 652, 654, 656 und 658. Die vier Widerstands-Temperaturfühler sind entlang der Strömung des Messobjekt-Gases 30 so angeordnet, dass die Widerstände 652 und 654 bezüglich des Wärmeerzeugers 608 auf der stromaufwärts liegenden Seite im Durchflussweg des Messobjekt-Gases 30 angeordnet sind und die Widerstände 656 und 658 bezüglich des Wärmeerzeugers 608 auf der stromabwärts liegenden Seite im Durchflussweg des Messobjekt-Gases 30 angeordnet sind. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, sind darüber hinaus die Widerstände 652 und 654 so angeordnet, dass Abstände zum Wärmeerzeuger 608 annähernd gleich sind, und sind die Widerstände 656 und 658 so angeordnet, dass Abstände zum Wärmeerzeuger 608 annähernd gleich sind.
Ein Potentialunterschied zwischen einem Knoten C zwischen den Widerständen 652 und 656 und einem Knoten D zwischen den Widerständen 654 und 658 wird über die Klemmen 631 und 632 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, ist jeder Widerstandswert der Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 zum Beispiel so eingestellt, dass ein Positionsunterschied zwischen den Knoten C und D auf null eingestellt ist, während die Strömung des Messobjekt-Gases 30 auf null eingestellt ist. Deshalb gibt die CPU 612, während der Potentialunterschied zwischen den Knoten C und D zum Beispiel auf null eingestellt ist, auf der Grundlage des Messergebnisses, dass der Durchfluss des Messobjekt-Gases 30 null ist, ein elektrisches Signal aus der Klemme 662 aus, welches angibt, dass der Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 null ist.
Wenn das Messobjekt-Gas 30 in 21 entlang der Pfeilrichtung strömt, wird der auf der stromaufwärts liegenden Seite angeordnete Widerstand 652 oder 654 durch das Messobjekt-Gas 30 gekühlt und werden die auf der stromabwärts liegenden Seite des Messobjekt-Gases 30 angeordneten Widerstände 656 und 658 durch das durch den Wärmeerzeuger 608 erwärmte Messobjekt-Gas 30 erwärmt, so dass die Temperatur der Widerstände 656 und 658 steigt. Aus diesem Grund wird zwischen den Knoten C und D der Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 ein Potentialunterschied erzeugt, und dieser Potentialunterschied wird über die Klemmen 631 und 632 in die Eingangsschaltung 614 eingegeben. Auf der Grundlage des Potentialunterschieds zwischen den Knoten C und D der Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 durchsucht die CPU 612 im Speicher 618 gespeicherte Daten, welche eine Beziehung zwischen dem Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 und dem obengenannten Potentialunterschied angeben, um den Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 zu ermitteln. Ein den auf diese Weise ermittelten Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 angebendes elektrisches Signal wird über die Klemme 662 ausgegeben. Es ist zu beachten, dass die in 21 gezeigten Klemmen 664 und 662, obwohl sie mit neuen Bezugszeichen bezeichnet sind, in der oben beschriebenen Anschlussklemme 412 in 5(A), 5(B), 6(A) oder 6(B) enthalten sind.
Der Speicher 618 speichert die eine Beziehung zwischen dem Potentialunterschied zwischen den Knoten C und D und dem Durchfluss des Hauptdurchgangs 124 angebenden Daten und Kalibrierdaten zum Verringern eines Messfehlers wie einer Abweichung, welche auf der Grundlage des tatsächlichen Messwerts des Gases nach Herstellung des Schaltungsgehäuses 400 ermittelt wurden. Es ist zu beachten, dass der tatsächliche Messwert des Gases nach Herstellung des Schaltungsgehäuses 400 und der darauf beruhende Kalibrierwert über die Außenklemme 306 oder die Kalibrierklemme 307, welche in den 4(A) und 4(B) gezeigt sind, im Speicher 618 gespeichert werden. In dieser Ausführungsform wird das Schaltungsgehäuse 400 hergestellt, während eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Nebendurchgang zum Durchleiten des Messobjekt-Gases 30 und der Messfläche 430 oder eine Anordnungsbeziehung zwischen dem Nebendurchgang zum Durchleiten des Messobjekt-Gases 30 und dem Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil 436 mit hoher Genauigkeit und geringer Schwankung aufrechterhalten wird. Deshalb ist es möglich, durch Kalibrierung unter Verwendung des Kalibrierwerts ein Messergebnis mit beträchtlich hoher Genauigkeit zu erzielen.
Konfiguration der Luftmengenmessschaltung 601
22 ist eine Schaltungskonfigurationszeichnung zur Veranschaulichung einer Schaltungsanordnung der oben beschriebenen Luftmengenmessschaltung 601 in 21. Die Luftmengenmessschaltung 601 ist aus einem Halbleiterchip mit einer rechteckigen Form hergestellt. Das Messobjekt-Gas 30 strömt entlang der Pfeilrichtung von der linken Seite zur rechten Seite der in 22 dargestellten Luftmengenmessschaltung 601.
Eine Membran 672, welche mit dem dünnen Halbleiterchip eine rechteckige Form hat, ist aus einem Halbleiterchip hergestellten Luftmengenmessteil (Luftmengenmesselement) 602 gebildet. Die Membran 672 ist mit einem dünnen Bereich (das heißt, der obengenannten Wärmeübertragungsfläche) 603, welcher durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, versehen. Der obengenannte Spalt ist auf der Seite der rückseitigen Oberfläche des dünnen Gebiets 603 gebildet und steht mit der in 17(A) bis 17(C) oder in 5(A) und 5(B) gezeigten Öffnung 438 in Verbindung, so dass der Gasdruck im Spalt vom Druck des aus der Öffnung 438 geleiteten Gases abhängt.
Durch Verringern der Dicke der Membran 672 wird die Wärmeleitfähigkeit gesenkt und wird eine Wärmeübertragung durch die Membran 672 zu den im dünnen Bereich (in der Wärmeübertragungsfläche) 603 der Membran 672 vorgesehenen Widerständen 652, 654, 658, und 656 unterbunden, so dass die Temperaturen der Widerstände durch Wärmeübertragung mit dem Messobjekt-Gas 30 ungefähr festgelegt werden.
Der Wärmeerzeuger 608 ist in der Mitte des dünnen Bereichs 603 der Membran 672 vorgesehen, und der Widerstand 642 der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 ist um den Wärmeerzeuger 608 herum vorgesehen. Darüber hinaus sind die Widerstände 644, 646 und 648 der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 auf der Außenseite des dünnen Bereichs 603 vorgesehen. Die auf diese Weise gebildeten Widerstände 642, 644, 646 und 648 bilden die Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640.
Darüber hinaus sind die Widerstände 652 und 654 als stromaufwärts liegende Widerstands-Temperaturfühler und die Widerstände 656 und 658 als stromabwärts liegende Widerstands-Temperaturfühler so angeordnet, dass der Wärmeerzeuger 608 zwischen ihnen liegt. Die Widerstände 652 und 654 als stromaufwärts liegende Widerstands-Temperaturfühler sind auf der stromaufwärts liegenden Seite in der Pfeilrichtung angeordnet, in welcher das Messobjekt-Gas 30 bezüglich des Wärmeerzeugers 608 strömt. Die Widerstände 656 und 658 als stromabwärts liegende Widerstands-Temperaturfühler sind auf der stromabwärts liegenden Seite in der Pfeilrichtung angeordnet, in welcher das Messobjekt-Gas 30 bezüglich des Wärmeerzeugers 608 strömt. Auf diese Weise ist die Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 durch die im dünnen Bereich 603 angeordneten Widerstände 652, 654, 656 und 658 gebildet.
Beide Enden des Wärmeerzeugers 608 sind mit jeder der in der unteren Hälfte von 22 dargestellten Klemmen 624 und 629 verbunden. Hier ist, wie in 21 gezeigt, der dem Wärmeerzeuger 608 aus dem Transistor 606 zugeführte Strom an die Klemme 624 angelegt und liegt die Klemme 629 an Masse.
Die Widerstände 642, 644, 646 und 648 der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 sind miteinander verbunden und sind mit den Klemmen 626 und 630 verbunden. Wie in 21 gezeigt, wird die Klemme 626 mit einer vordefinierten elektrischen Spannung V3 aus der Stromversorgungsschaltung 622 versorgt und liegt die Klemme 630 an Masse. Darüber hinaus sind der Knoten zwischen den Widerständen 642 und 646 und der Knoten zwischen den Widerständen 646 und 648 mit den Klemmen 627 beziehungsweise 628 verbunden. Wie in 22 gezeigt, gibt die Klemme 627 ein elektrisches Potential des Knotens A zwischen den Widerständen 642 und 646 aus und gibt die Klemme 628 ein elektrisches Potential des Knotens B zwischen den Widerständen 644 und 648 aus. Wie in 21 gezeigt, wird die Klemme 625 mit einer vordefinierten elektrischen Spannung V2 aus der Stromversorgungsschaltung 622 versorgt und liegt die Klemme 630 als eine Masseklemme an Masse. Darüber hinaus ist ein Knoten zwischen den Widerständen 654 und 658 mit der Klemme 631 verbunden und gibt die Klemme 631 ein elektrisches Potential des Knotens B in 21 aus. Der Knoten zwischen den Widerständen 652 und 656 ist mit der Klemme 632 verbunden, und die Klemme 632 gibt ein elektrisches Potential des in 21 gezeigten Knotens C aus.
Wie in 22 gezeigt, ist es, da der Widerstand 642 der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 in der Nähe des Wärmeerzeugers 608 gebildet ist, möglich, die Temperatur des durch die Wärme aus dem Wärmeerzeuger 608 erwärmten Gases mit hoher Genauigkeit zu messen. Indessen werden die Widerstände 644, 646 und 648 der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640, da sie fern vom Wärmeerzeuger 608 angeordnet sind, durch die vom Wärmeerzeuger 608 erzeugte Wärme nicht leicht beeinflusst. Der Widerstand 642 ist so konfiguriert, dass er empfindlich auf die Temperatur des durch den Wärmeerzeuger 608 erwärmten Gases reagiert, und die Widerstände 644, 646 und 648 sind so konfiguriert, dass sie durch den Wärmeerzeuger 608 nicht beeinflusst werden. Aus diesem Grund ist die Erfassungsgenauigkeit des Messobjekt-Gases 30 bei Verwendung der Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 hoch und kann die Steuerung der Erwärmung des Messobjekt-Gases 30 von ihrer Anfangstemperatur nur um eine vordefinierte Temperatur mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
In dieser Ausführungsform ist ein Spalt auf der Seite der rückseitigen Oberfläche der Membran 672 gebildet und steht dieser mit der in den 17(A) bis 17(C) oder in den 5(A) und 5(B) gezeigten Öffnung 438 in Verbindung, so dass ein Unterschied zwischen dem Druck des Spalts auf der Rückseite der Membran 672 und dem Druck auf der Vorderseite der Membran 672 nicht zunimmt. Es ist möglich, eine durch diesen Druckunterschied verursachte Verzerrung der Membran 672 zu unterdrücken. Dies trägt zur Verbesserung der Durchfluss-Messgenauigkeit bei.
Wie oben beschrieben, wird die Wärmeleitung durch die Membran 672 durch Bilden des dünnen Bereichs 603 und Verringern der Dicke eines den dünnen Bereich 603 enthaltenden Teils in der Membran 672 so weit wie möglich unterbunden. Solange der Einfluss der Wärmeleitung durch die Membran 672 unterbunden ist, neigt die Brückenschaltung zur Luftmengenmessung 650 oder die Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung 640 deshalb stärker dazu, in Abhängigkeit von der Temperatur des Messobjekt-Gases 30 zu arbeiten, so dass der Messbetrieb verbessert wird. Aus diesem Grund wird eine hohe Messgenauigkeit erzielt.
Ferner ist die Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst sie verschiedene Abwandlungen. Zum Beispiel wurden die obigen Ausführungsformen ausführlich beschrieben, um sie leichter verständlich zu machen, aber ist die Erfindung nicht unbedingt auf die vollständigen Konfigurationen beschränkt. Darüber hinaus können einige der Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform durch diejenigen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden oder können die Konfigurationen einer bestimmten Ausführungsform denjenigen einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Darüber hinaus können einige der Konfigurationen der Ausführungsform hinzugefügt, weggelassen und durch diejenigen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden.
Darüber hinaus sind zur Beschreibung erforderliche Steuerleitungen und Informationsleitungen dargestellt, so dass nicht alle Steuerleitungen und Informationsleitungen eines Produkts dargestellt sind. In der Praxis kann man davon ausgehen, dass fast alle Konfigurationen miteinander verbunden sind.
Industrielle Verfügbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Messvorrichtung zum Messen des Gasdurchflusses wie oben beschrieben anwendbar.
Bezugszeichenliste

300: thermischer Durchflussmesser
302: Gehäuse
303: Vorderseiten-Abdeckung
304: Rückseiten-Abdeckung
305: Außenverbinder
306: Außenklemme
307: Kalibrierklemme
310: Messteil
320: Klemmenverbinder
332: Nebendurchgangsgraben auf der Vorderseite
334: Nebendurchgangsgraben auf der Rückseite
356: Vorsprung
361: Innenbuchse der Außenklemme
372: Befestigungsteil (Befestigungswand)
379: Vertiefung
380: Vorsprung der Vorderseiten-Abdeckung
381: Vorsprung der Rückseiten-Abdeckung
382: Hohlraum-Teil
383: konkaver Teil des Speicherteils
384: Speicherteil
385: Vorsprung
390: Anschlagteil
400: Schaltungsgehäuse (Stützkörper)
401: vorderes Ende des Schaltungsgehäuses
412: Anschlussklemme
414: Klemme
424: Vorsprung
430: Messfläche
431: Rückseite der Messfläche
432: Befestigungsfläche
436: Wärmeübertragungsflächen-Freilegungsteil
438: Öffnung
452: Temperaturerfassungsteil
601: Luftmengenmessschaltung
602: Luftmengenmessteil
604: Verarbeitungseinheit
605: Durchgang
608: Wärmeerzeuger
640: Erwärmungssteuerungs-Brückenschaltung
650: Brückenschaltung zur Luftmengenmessung
672: Membran

Claims

Thermischer Durchflussmesser, enthaltend: einen Nebendurchgang, durch welchen ein von einem Hauptdurchgang (124) kommendes Messobjekt-Gas (30) strömt; einen Luftmengenmessteil (602), welcher eine Wärmemenge misst, indem er eine Wärmeübertragung durch eine Wärmeübertragungsfläche (437) mit dem durch den Nebendurchgang strömenden Messobjekt-Gas (30) durchführt; und einen Stützkörper (400), welcher unter Verwendung eines ersten Harzwerkstoffs mit dem Luftmengenmessteil (602) integriert so gebildet ist, dass mindestens die Wärmeübertragungsfläche (437) freiliegt, wobei der Stützkörper (400) einen Durchgang, in welchem das Luftmengenmessteil (602) angeordnet ist, und eine Verarbeitungseinheit, in welcher eine Schaltung angeordnet ist, enthält, der Stützkörper (400) an einer Befestigungswand (372) befestigt ist, welche unter Verwendung eines zweiten Harzwerkstoffs den Nebendurchgang bildet, und der Durchgang des Stützkörpers (400) im Nebendurchgang angeordnet ist, und ein einen konkaven Teil (383) aufweisender Speicherteil (384) im Nebendurchgang so gebildet ist, dass er der Befestigungswand (372) gegenüberliegt, und aus einem dritten, vom ersten und vom zweiten Harzwerkstoff verschiedenen Harzwerkstoff gefertigt ist, und mindestens ein Teil eines Endteil des Stützkörpers (400), das von der Befestigungswand (372) getrennt ist, im Durchgang des Stützkörpers (400) in den konkaven Teil (383) des Speicherteils (384) aufgenommen ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei zwischen dem in den konkaven Teil (383) aufgenommenen Teil des von der Befestigungswand (372) getrennten Endteils und dem konkaven Teil (383) ein Spalt vorgesehen ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Ecke des von der Befestigungswand (372) getrennten Endteils in den konkaven Teil (383) des Speicherteils (384) aufgenommen ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei ein Vorsprung im Speicherteil (384) so gebildet ist, dass er zur Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) hin vorspringt.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung sich in einer Strömungsrichtung des Messobjekt-Gases (30) von einer stromaufwärts liegenden Seite der Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) zu einer stromabwärts liegenden Seite der Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) erstreckt.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 2, wobei ein Anschlagteil (390) im konkaven Teil (383) des Speicherteils (384) so gebildet ist, dass er an den in den konkaven Teil (383) aufgenommenen Teil des von der Befestigungswand (372) getrennten Endteils stößt.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 6, wobei der Anschlagteil (390) an eine vorderseitige Oberfläche auf einer Seite nahe einer Messfläche, durch welche die Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) des Stützkörpers (400) freiliegt, oder an eine Rückseite der Messfläche auf einer der Messfläche des Stützkörpers (400) entgegengesetzten Seite oder an beide stößt.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 2, wobei ein Puffermaterial zwischen dem in den konkaven Teil (383) aufgenommenen Teil des von der Befestigungswand (372) getrennten Endteils und dem konkaven Teil (383) angeordnet ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 1, wobei der Speicherteil (384) so angeordnet ist, dass er von einer Innenwand (373) des Nebendurchgangs, welche der Befestigungswand (372) gegenüberliegt, getrennt ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 9, wobei der Speicherteil (384) in einem Abdeckelement so gebildet ist, dass er den Nebendurchgang herstellt, indem er Endteile auf einer Seite nahe der Messfläche, welche die Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) des Stützkörpers (400) freilegt, zwischen der Befestigungswand (372) und einem Endteil der Innenwand (373) verbindet, und Endteile auf einer Seite nahe der der Messfläche gegenüberliegenden Rückseite der Messfläche zwischen der Befestigungswand (372) und dem Endteil der Innenwand (373) verbindet.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 10, wobei das Abdeckelement eine Vorderseiten-Abdeckung (303), welche die Endteile auf einer Seite nahe der Messfläche, welche die Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) des Stützkörpers (400) freilegt, zwischen der Befestigungswand (372) und einem Endteil der Innenwand (373) verbindet, und eine Rückseiten-Abdeckung (304) enthält, welche Endteile auf einer Seite nahe der der Messfläche gegenüberliegenden Rückseite der Messfläche zwischen der Befestigungswand (372) und dem Endteil der Innenwand (373) verbindet, der Speicherteil (384) einen Vorderseitenabdeckungs-Vorsprung und einen Rückseitenabdeckungs-Vorsprung enthält, welche von der Vorderseiten-Abdeckung (303) und der Rückseiten-Abdeckung (304) zum Nebendurchgang hin vorspringen, und der Vorderseitenabdeckungs-Vorsprung und der Rückseitenabdeckungs-Vorsprung an der Vorderseiten-Abdeckung (303) beziehungsweise der Rückseiten-Abdeckung (304) gebildet sind.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 11, wobei der Vorderseitenabdeckungs-Vorsprung oder der Rückseitenabdeckungs-Vorsprung oder beide eine Vertiefung (379) enthält bzw. enthalten, welche an einer Ecke auf einer Seite nahe dem Stützkörper (400) im vorderen Ende des zum Nebendurchgang hin vorspringenden Vorsprungs gebildet ist, und der konkave Teil (383) des Speicherteils (384) dadurch gebildet ist, dass Endflächen der vorderen Enden des Vorderseitenabdeckungs-Vorsprungs und des Rückseitenabdeckungs-Vorsprungs einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 12, wobei die Vertiefung (379) an einer Ecke auf einer Seite nahe dem Stützkörper (400) im vorderen Ende des Vorderseitenabdeckungs-Vorsprungs gebildet ist.
Thermischer Durchflussmesser nach Anspruch 12, wobei die Vorderseiten-Abdeckung (303) mit Endteilen auf einer Seite nahe der Messfläche, welche die Wärmeübertragungsfläche (437) des Luftmengenmessteils (602) des Stützkörpers (400) freilegt, zwischen der mit dem Stützkörper (400) integriert gebildeten Befestigungswand (372) und einem Endteil der Innenwand (373) des Nebendurchgangs verklebt ist, die Rückseiten-Abdeckung (304) mit Endteilen auf einer Seite nahe der der Messfläche gegenüberliegenden Rückseite der Messfläche zwischen der Befestigungswand (372) und dem Endteil der Innenwand (373) verklebt ist, und wenn Endflächen der vorderen Enden des Vorderseitenabdeckungs-Vorsprungs und des Rückseitenabdeckungs-Vorsprungs einander gegenüberliegend angeordnet sind, mindestens ein Teil des Endteils, der von der Befestigungswand (372) im Durchgang des mit der Befestigungswand (372) integriert gebildeten Stützkörpers (400) getrennt ist, in den konkaven Teil (383) des Speicherteils (384), welcher den Vorderseitenabdeckungs-Vorsprung und den Rückseitenabdeckungs-Vorsprung enthält, aufgenommen ist.