DE19601871A1

DE19601871A1 - Luftstromraten-Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE19601871A1
Application number: DE19601871A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kadohiro; Shinya Igarashi; Tadao Suzuki; Mamoru Tsumagari; Takayuki Saito
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: DE19601871B4; DE19655376B4; US5780735A; JPH08219838A; KR960031971A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, die die Funktion zur Erfassung der Temperatur der Ansaugluft besitzt, und insbesondere auf eine Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, die für Kraftfahr zeuge, verschiedene gewerbliche Geräte, Luftklimatisierungssysteme und für Messungen der Ansaugluftstromrate und der Temperaturen bei Ver brennungsmotoren brauchbar ist.

Wie aus der offengelegten japanischen Patentschrift Nr. 60-36916 her vorgeht, ist eine herkömmliche Luftdurchsatz-Meßvorrichtung mit einem Heizwiderstand zum Erfassen der Ansaugluftrate, und einem Temperatur fühlwiderstand zum Kompensieren der Temperaturen der Ansaugluft an einem Hilfsluftkanal vorgesehen. Der Temperaturfühlwiderstand zum Kompensieren der Temperaturen der Ansaugluft arbeitet aber lediglich als Lufttemperaturkompensator während der Luftdurchsatzerfassung. Bei der herkömmlichen Luftdurchsatz-Meßvorrichtung gab es das Beispiel, daß der den Hauptkanal bildende Körper mit einem Element zur Erfassung der Ansaugluft der Temperatur versehen war.

Bei einer Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, bei der der Hilfskanal und ein Modul integriert sind, ist es möglich, die Herstellungskosten durch Än dern der Form des Einbauteils des Elementes zur Messung der An sauglufttemperatur sowie durch Verbessern der Genauigkeit der Ansaug lufttemperaturmessung deutlich zu senken. Es gibt aber bei der genann ten Technik noch die nachfolgenden Ziele zu erreichen.

(1) Verbesserung der Dichtungseigenschaften zwischen dem Hauptkanal und dem Element zum Messen der Ansauglufttemperatur.
(2) Hohe Präzision der Ansauglufttemperaturmessung.
(3) Verhinderung des Einflusses der Temperatur außerhalb des Hauptka nals auf das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur.
(4) Verhinderung des Einflusses der Temperatur des Materials, welches das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur bedeckt oder haltert.
(5) Verhinderung des ungünstigen Einflusses auf die Luftdurchsatzmes sung.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, die in einem System für die Motorsteuer einheit durch Abtasten der Luftstromrate und der Temperatur der in den Motor eingesaugten Ansaugluft verwendet wird.

Die Merkmale dieser Erfindung, mit denen das obige Ziel erreicht wird, sind nachfolgend aufgeführt.

(1) Ein Element zum Messen der Lufttemperatur; und ein Heizwider stand sowie ein Temperaturfühlwiderstand werden zusammen durch eine Öffnung in der Wand des Körpers eines Luftkanals eingescho ben und abgedichtet, wobei die genannten Widerstände in Kom bination die Ansaugluftstromrate erfassen.
(2) Ein Material, das das Element zur Erfassung der Ansauglufttempera tur haltert, das eine so gering wie mögliche Dicke haben sollte.
(3) Das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur ist so dicht wie möglich im Zentrum des Hauptkanals angeordnet und wird von der Wandoberfläche entfernt gehalten.
(4) Das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur ist stromabwärts des Einlasses eines Hilfskanals montiert.

Bei der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, die die Ansauglufttemperatur mißt, ist das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur innerhalb der Dichtfläche des Moduls und des Hauptkanals installiert. Es ist nur eine Einschuböffnung im Hauptkanal ausgebildet. Infolgedessen ist es mög lich, eine Zunahme der Anzahl der Einfügelöcher zu vermeiden, die zu einer Abnahme der Zuverlässigkeit und einer Zunahme der Arbeits schritte und der Herstellungskosten führen kann, und zwar aufgrund der Zunahme der Anzahl der Komponenten. Durch Integrieren von Gußma terial für die Anschlüsse und das Element zum Messen der Ansaugluft temperatur kann der Abstand zwischen dem Ausgangsteil für die An saugluftdurchsatzmessung und dem Ausgangsteil für die Ansauglufttemperaturmessung sehr klein gemacht werden. Daher können die Anschlüs se, die für die Ansaugluftstrommessung und die Ansauglufttemperaturmes sung benutzt werden, in einem Stecker mit vier oder fünf Stiften ver einigt werden.

Beim Installieren der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung in Kraftfahrzeugen kann die Verdrahtung für das elektrische Anschließen der Stecker und für die Motorsteuereinheit vereinigt werden, so daß der Montageprozeß und der Mannstundenaufwand für die Auslegung verringert werden kann. Da es keine Notwendigkeit zum Einbauen von Halterungsstiften für das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur im Halter gibt, kann die Form der Halterungsstifte vereinfacht werden; und somit ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern und die Herstellungs kosten zu verringern.

Die elektrische Verbindung zwischen dem Element zum Messen der Ansauglufttemperatur und den Steckern kann allein durch Halterungs stifte erreicht werden. Daher besteht keine Notwendigkeit für eine Bondierung zwischen einer Basis oder einem Substrat mit der Treiber schaltung und dem Halterungsstift, was zu einer Verbesserung der Pro duktivität und der Qualität führt. Durch integrales Vergießen des Ele mentes zum Messen der Ansauglufttemperatur mit dem auf dem Boden des Moduls plazierten Gießharz können die Anzahl der Teile und die Mannstunden für die Herstellung in gleichem Maße wie bei der oben genannten Steckerstruktur verringert werden.

Mit der oben erläuterten Luftdurchsatz-Meßvorrichtung wird eine exakte Messung der Ansauglufttemperatur durch das Installieren des Elementes zum Messen der Ansauglufttemperatur innerhalb des Hauptkanals mög lich. Weiter kann die Ansauglufttemperatur genauer gemessen werden, wenn das Element in einer zentralen Position des Hauptkanals installiert wird, die von der Wandoberfläche so weit wie möglich entfernt ist. Wenn das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur innerhalb des Hilfskanals installiert wird, kann der Modul, der mit dem Hilfskanal vereinigt ist, kompakt werden; und es ist möglich, ein Berühren und Anstoßen zwischen dein Hauptkanal und dem Modul zu vermeiden, was beim Installieren derselben vorkommt.

Um die Erfassungsgenauigkeit des Elementes zum Messen der Ansaug lufttemperatur zu steigern, kann die Dicke des Bauteils, welches das Element abdeckt, klein gemacht werden. Bei dieser Gelegenheit muß an die Festigkeit des Halterungselementes gedacht werden, das das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur trägt. Um mit dem oben behan delten Problem fertigzuwerden, wird die Spitze oder der Zwischenpunkt des Halterungsbauteils des Elementes zum Messen der Ansauglufttempe ratur in eine Öffnung eingeschoben, darin befestigt oder aufgesetzt, welches den Hilfskanal aufweist und in einem Schutzkörper ausgebildet ist. Der Halsabschnitt des Halterungsbauteils für das Ansauglufttempera tur-Meßelement ist am Halterungsstift befestigt oder auf diesen aufge setzt.

Falls das Ansauglufttemperatur-Meßelement im Lufthauptkanal installiert wird, kann die Meßgenauigkeit des Ansauglufttemperatur-Meßelementes verbessert werden, weil das Element mit mehr Abstand von der Wand oberfläche des Hilfskanals plaziert werden kann. Wenn das Ansaugluft temperatur-Meßelement zusätzlich senkrecht zur Luftstromrichtung des Hauptkanals angeordnet ist, können die Ansprechzeit und die Erfassungs genauigkeit des Ansauglufttemperaturelementes verbessert werden, und zwar wegen der Vergrößerung der Fläche der der Ansaugluft darzubie tenden Oberfläche, so daß die Menge der Wärmestrahlung zunimmt.

Wenn das Ansauglufttemperatur-Meßelement an einem Basishalter an geordnet ist, so daß das Element auf der oberen Seite des Luftstromes im Hauptkanal plaziert ist, sind ähnliche Ergebnisse wie die oben er wähnten zu erwarten. Wenn das Ansauglufttemperatur-Meßelement am Schutzkörper mit dem Hilfskanal angeordnet ist und elektrisch an das am Basishalter gebildete Halterungselement oder an dem im Stecker des Ansauglufttemperatur-Meßelementes installierten Halterungselement ange schlossen ist, ist es möglich, Probleme wie etwa Zugspannungen, konzen trierte Beanspruchungen etc. zu vermeiden, die auftreten, wenn das Element am Halterungselement angeschweißt oder angelötet ist.

Bei der Erfindung ist ein Hilfskanal im Ansaugluftkanal zur Gewähr leistung der Zuverlässigkeit der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung erforderlich. Speziell im Falle, daß die Vorrichtung im Ansaugsystem eines Fahrzeugs installiert wird, besteht die Gefahr; daß der Heizwiderstand etc. beim Auftreten eines Rückstromes, einer Rückzündung etc. beschädigt wird. Mit dem Ansauglufttemperatur-Meßelement gibt es nahezu kein Problem, wenn es mit einem Harz oder mit einem Glasformteil bedeckt ist. Falls das Element der Luft ausgesetzt ist, um seine Eigenschaften zu verbes sern, kann es angezeigt sein, das Ansauglufttemperatur-Meßelement am Hilfskanal zu installieren.

Wenn der Modul der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung in den Hauptkanal eingefügt wird, wird eine Dichtung für den Hauptkanal erforderlich. Die perfekte Verhinderung einer Luftleckage wird durch ein Dichtungsmittel, wie etwa einen Kleber; ein Dichtmaterial, insbesondere O-Ringe etc. erreicht. Gleichzeitig verbessert die Abdichtung die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung. Wenn das Ansaugluft temperatur-Meßelement zusammen mit dem Stecker integriert bzw. einstückig ausgebildet ist, so daß sie zusammen in die Basisöffnung eingeschoben werden, werden die gleichen Wirkungen wie die oben erwähnten erwartet. Wenn das Element zur Erfassung der Ansaugluft temperatur elektrisch mit dem Stecker verbunden wird, können die Eigenschaften und die Zuverlässigkeit der Bondierung bei Massenproduk tion im Durchgang durch eine Treiberschaltung verbessert werden, die auf der Modulbasis installiert ist.

Die Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung besitzt die Funktion des Messens der Ansauglufttemperatur; was bei der herkömm lichen Vorrichtung nicht der Fall ist. Der Bereich zum Installieren der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung wird durch Integrieren des Hauptkanals an der Modulseite erheblich ausgeweitet. Darüber hinaus wird das Über tragungssteuersystem mit hoher Genauigkeit und niedrigen Kosten instal liert. Wenn weiter zusätzlich zum Element zum Messen der Ansaugluft temperatur ein Element zum Messen der Umgebungstemperatur dicht am Schaltungsmodul angeordnet wird und Signale ausgibt, und wenn Ein gaben vom Element zur Messung der Lufttemperatur sowie Ausgaben vom Element zum Messen der Umgebungstemperatur in die Steuerein heit, wie etwa eine Motorsteuereinheit beispielsweise im Falle eines Kraftfahrzeuges, eingegeben werden, können die Temperatureigenschaften der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, insbesondere die Wandtemperatureigen schaften, ebenso erheblich verbessert werden, sowie das Erfassen der Ansauglufttemperatur.

Der Temperaturunterschied zwischen dem Schaltungsmodul und der Durchflußraten-Meßvorrichtung kann durch Subtrahieren des Ausgangs signals des Elementes zur Erfassung der Ansaugluft vom Ausgangssignal des Elementes zur Erfassung der Umgebungstemperatur erfaßt werden. Da der Meßfehler der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung bereits bekannt ist, wird ein Fehler aufgrund des Temperaturunterschiedes stark verringert. Im übrigen kann der Temperaturunterschied zwischen dem Schaltungs modul und dem Meßpunkt der Luftdurchsatzrate ohne Einbeziehung der Temperatur durch das Ausgangssignal angezeigt werden, wenn beide Ele mente, das Ansauglufttemperatur-Meßelement und das Umgebungstempe ratur-Meßelement, von der gleichen Art sind und die gleiche Spezifikation aufweisen. Infolgedessen kann das Steuerprogramm bzw. die Schal tung für die Luftstrommessung vereinfacht werden.

Der Stecker kann durch gemeinsames Vergießen des Ausgangsanschlusses des Elementes zum Erfassen der Umgebungstemperatur mit dem An schluß zum Erfassen der Luftdurchsatzrate einstückig ausgebildet werden, wodurch die Anzahl der Kabel verringert wird, um die Herstellungskosten zu senken. Die Produktivität kann verbessert werden, wenn das Element zum Erfassen der Umgebungstemperatur auf dem Substrat der Treiber schaltung montiert wird. Die Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegen den Erfindung kann überall auf einem Körper montiert werden, der ein Drosselventil, ein Luftfilter; den Kanal eines Ansaugsystems eines Kraft fahrzeuges bildet, wenn er als Ansaugsystem installiert wird. Die Vor richtung ist also ein vielseitig verwendbares Installationsprodukt.

Durch Montieren des Umgebungstemperatur-Meßelementes an dem den Hilfskanal aufweisenden Schaltungsmodul (im folgenden als Bypassguß bezeichnet) ist es möglich, das Ansauglufttemperatur-Meßelement ohne Verlust der Merkmale und Vorteile der herkömmlichen Luftdurchsatz- Meßvorrichtung einzubauen. Der Trend, der dahingeht, das Gewicht der Bauteile zu verringern, kann weiter vorangetrieben werden. Da keine Notwendigkeit zum Anbringen des Hilfskanals am Ansaugluftkanal be steht, so daß die Form des Kanalkörpers vereinfacht werden kann, kann dementsprechend auch die Kostenverringerung der Bauteile weiter vor angebracht werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich nung zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel einer Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine senkrechte Längsschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Elementes;

Fig. 3 ein weiteres Beispiel der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 einen Modul der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein weiteres Beispiel eines Moduls der Luftdurchsatz-Meßvor richtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein noch weiteres Beispiel der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Schnittansicht der Vorrichtung entlang der Linie A-A der Fig. 6; und

Fig. 8 bis 18 Beispiele der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

Nachfolgend werden Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 14 erläutert. Fig. 1 ist ein Beispiel der Luftdurchsatz-Meßvor richtung der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist eine senkrechte Längs schnittansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Eine Einschuböffnung 6 ist im Körper 1 gebildet, der den Hauptkanal für die Durchleitung der Ansaugluft bildet. Durch die Öffnung 6 einge schoben befindet sich ein Modul 14, der für die Ansaugluftraten-Messung aufweist: einen Temperaturfühlwiderstand 3, eine Treiberschaltung 5 zum Steuern der Ausgaben der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung in Form von elektrischen Signalen des Heizwiderstandes 2 und des Temperaturfühlwi derstandes 3, und einen Halterungsstift 4 zum elektrischen Anschließen des Heizwiderstandes 2, des Temperaturfühlwiderstandes 3 und der Treiberschaltung 5. Ein Element 8, wie etwa ein Thermistor; Wider stand, Heizwiderstand, Thermoelement etc., das die Ansauglufttemperatur messen kann (im folgenden als Thermistor 8 bezeichnet), ist an einer herkömmlichen Luftdurchsatz-Meßvorrichtung angebracht, die eine Dich tungsstruktur zum Abdichten eines äußeren Kanals und des Hauptkanals 1 mit einem O-Ring 7, durch Dichtungsmaterial, haftend, klebend, etc. aufweist.

Entsprechend dieser Struktur kann der Thermistor 8 nicht nur die An sauglufttemperatur; sondern auch die Ansaugluftdurchflußrate messen. Der Anbringungsort des Elementes 9 zum Haltern des Thermistors 8 befindet sich innerhalb des O-Ringes 7, welcher sich zum Abdichten zwischen dem Körper 1 und dem Modul 14 befindet.

Die Produktivität und die Zuverlässigkeit der Produkte können verbessert werden, weil sich die Dichtfläche zwischen dem Körper 1 und dem Modul 14 an einer einzigen Stelle befindet, indem das den Thermistor halternde Element 9 innerhalb des O-Ringes angeordnet und die Anzahl der Bauteile verringert ist.

Die Anzahl der Anschlüsse des Gehäuses 10 zum Vergießen der An schlußteile ist gegenüber der herkömmlichen Vorrichtung um einen oder um zwei Anschlüsse vergrößert, und diese werden nach dem elektrischen Anschließen der Anschlüsse und der Anschlußteile des Thermistors 8 zusammen vergossen. In diesem Falle ist die Einschuböffnung für den Thermistor im Substrat 15 gebildet, das in Berührung mit dem Körper 1 steht und am Boden des Moduls 14 angebracht ist und den Körper 1 berührt. Der Thermistor 8 und das Halterungselement 9 des Thermi stors sind in die im Gehäuse 10 gebildete Einschuböffnung eingesetzt. Wenngleich die Abdichtung zwischen der Einschuböffnung des Thermi stors und dem Halterungsteil 9 des Thermistors durch den O-Ring oder Dichtungsmaterial bewirkt werden kann, ist es unter Berücksichtigung der Verringerung der Anzahl der Bauteile ratsam, die Elemente durch Haft- oder Klebematerial abzudichten. Wenn der Thermistor 8 und das Gehäuse 10 durch Gießen in einen einzigen Körper gebracht werden, besteht keine Notwendigkeit an der getrennten Ausbildung der Anschluß teile für die Ansaugluftdurchflußratenmessung und die Ansauglufttempera turmessung, was zu einer Verringerung der Bauteile führt.

Da der Modul und die Meßwiderstände ein einstückiger Gußkörper werden, kann die Luftdurchsatz-Meßvorrichtung zu niedrigerem Preis geliefert werden. Was die Konstruktion bzw. Struktur der Luftdurchsatz- Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung anbetrifft, ist es möglich, den Modul und den Meßteil im Hauptkanal 11 und im Hilfskanal 12 zu integrieren. Es ist auch wünschenswert, den Heizwiderstand 2 und den Temperaturfühlwiderstand 3 innerhalb des Hilfskanals 12 zu montieren, so daß der an der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung angeordnete Heizwider stand 2 geschützt wird.

Wenn der Thermistor 8 im Kanal ohne Überzug der äußeren Oberfläche des Thermistors 8 direkt exponiert wird, um die Meßgenauigkeit der Ansauglufttemperatur zu verbessern, wird der Thermistor 8 vorzugsweise im Hilfskanal 12 installiert. Jedoch ist es im Falle, daß der Thermistor 8 im gleichen Hilfskanal wie der Heizwiderstand 12 angeordnet ist, wichtig, sorgfältig darauf zu achten, daß der Thermistor 8 an einer Stelle angebracht wird, die genügend weit vom Heizwiderstand 2 entfernt ist, so daß er keine Wärmeeinwirkung durch den Heizwiderstand erfährt. Konkret gesprochen ist es im Falle, daß der Thermistor 8 stromaufwärts des Heizwiderstandes 2 montiert wird, erforderlich, den Thermistor 8 so anzuordnen, daß er nicht dem Einfluß der Luftturbulenz ausgesetzt ist, die durch die Versetzung der Anbringungsposition des Heizwiderstandes 2 verursacht wird. Wenn der Thermistor 8 stromabwärts des Heizwider standes 2 installiert wird, wird die Wärmeleitungskapazität des Heizwider standes durch die Versetzung der Anordnungsposition des Heizwider standes 2 oder des Thermistors 8 verringert. Die genannten Einflüsse können durch Vergrößern des parallelen Abstandes zwischen den Anord nungspositionen des Heizwiderstandes 2 und des Thermistors 8 verringert werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die senkrechte Längsschnittansicht bzw. den Modul der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung gemäß den Fig. 1 und 2. Der Stift 16, der den Thermistor 8 haltert, ist zusammen mit dem Halter 13 im Substrat 15 in einen einzigen Körper vergossen. Auch wenn das Innere des Halters 13 mit einem Harzmaterial ausgegossen oder ein Hohlraum ist, gibt es wegen der guten elektrischen Verbindung kein Problem. Wenn aber das Innere des Halters 13 leer oder hohl ist, sollen der Hilfskanal und die darüberliegende Höhlung zur Luft hin nicht offen sein, um eine Korrosion des Halterungsstiftes zu vermeiden. Wenn die oberen Teile offen sind, sollte das geschweißte bzw. gelötete Teil zwischen dem Thermistor-Halterungsstift 16 und dem Thermistor 8 in der Gußmasse untergebracht sein, wobei es erforderlich ist, den Stift mit Nickel etc. zu plattieren, selbst wenn der Halterungsstift des Thermistors aus rostfreiem Stahl oder einer Eiseniegierung hergestellt ist. Der Halter 13 ist innerhalb der Dichtung 7 zwischen dem Körper 1 und dem Modul 14 installiert, welche die gleiche Struktur wie in den Fig. 1 und 2 aufweisen. Die Ausgangssignale des Thermistors 8 können durch elek trisches Anschließen des Thermistorhalterungsstiftes 16 und des Verbin dungsanschlusses 17 mit leitenden Metalldrähten, wie etwa Aluminium, Nickel, Eisen etc., zum Verbindungsanschluß geführt werden.

Durch Vergießen des Substrats 15 und des Thermistors 8 unter Bildung eines einzigen Körpers können Probleme wie Korrosion und elektrischer Leckstrom in den geschweißten oder gelöteten Teilen vermieden werden, ebenso wie beim integralen Vergießen des Gehäuses, wodurch die Zuver lässigkeit verbessert werden kann. Da der aus Harzmaterial hergestellte Halter 13 so gestaltet werden kann, daß er dick und relativ breit ist, tritt ein Problem, wie etwa das Brechen des Halters, nicht auf. Der Harzteil des Halters 13 ist, anders als beim Thermistorhalterungselement 9, nicht dünn ausgebildet. Infolgedessen kann die Zuverlässigkeit des Halterungselementes 9 des Thermistors gewährleistet werden. Da das integrale Vergießen des Halters 13 und des Thermistors 8 darin besteht, ein einziges Stück mit dem Substrat 15 zu bilden, besteht keine Notwen digkeit, den Halterungsstift 4 und den Temperaturfühlwiderstand 3 im Halter anzuordnen. Das Halterungselement 9 des Thermistors ist in gleicher Weise zur Substratseite hin angeordnet wie im Falle des Ver gießens mit dem Gehäuse 10. Da in diesem Falle der Halterungsstift 16 des Thermistors direkt am Steckeranschluß 17 angeschweißt werden kann, sind die Mannstunden bei der Herstellung und die Anzahl der Bauteile die gleichen wie beim integralen Vergießen des Gehäuses 10.

Fig. 5 zeigt eine Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, die eine Verbesserung der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Vorrichtung ist. Bei diesem Beispiel sind der Steckeranschluß 17 und der Thermistor-Halterungsstift 16 nicht direkt durch Metalldrähte 18 verbunden, sondern der Thermistor-Halte rungsstift 16 ist zunächst mit der Treiberschaltung 5 verbunden und dann durch einen leitenden Pfad der Treiberschaltung 5 an den Steckeran schluß angeschlossen. Auf diese Weise ist es möglich, den Thermistor- Halterungsstift 16 mit dem Steckeranschluß 17 ohne Verlegung eines Metalldrahtes zu verbinden, auch wenn beide Komponenten entfernt voneinander angeordnet sind.

Fig. 6 zeigt eine weitere Verbesserung der in den Fig. 1 und 2 darge stellten Luftdurchsatz-Meßvorrichtung. Der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung gemäß Fig. 6 ist eine Hilfskanalkomponente 19 am Modul 14 der Fig. 1 und 2 hinzugefügt. Der Hauptkanal 1 kann aus einem einfachen zylindrischen Bauteil durch Anordnen des Hilfskanals an der Seite des Moduls 14 hergestellt werden, wodurch die Kosten gesenkt werden. Wie weiter oben erläutert, kann der Heizwiderstand 2 geschützt werden, so daß die Zuverlässigkeit verbessert werden kann. Im Falle, daß die Hilfskanalkomponente 19 verwendet wird, kann die Vergrößerung der Einschuböffnung des Körpers 1 und des Moduls 14 erforderlich werden, je nach der Größe der Hilfskanalkomponente. Wenn die obige Ein schuböffnung zu groß ist, entsteht die Notwendigkeit der Vergrößerung der Außenmaße des Moduls 14, so daß die Bauteilgrößen notwendiger weise zu groß werden. Gleichzeitig nimmt die Genauigkeit der Ein schuböffnung ab und es wird schwierig, sie mit dem O-Ring in der Querrichtung abzudichten. Unter diesen Umständen erfolgt das Ab dichten im Falle, daß ein O-Ring verwendet wird, an der unteren Seite, und ein Abdichtmaterial etc. wird eingefügt.

Das Haft- und Klebematerial müssen zum Abdichten nicht unbedingt eine hohe Maßgenauigkeit aufweisen. Um die Größe der Einschubkon struktion des Moduls 14 so klein wie möglich zu machen, ist es er wünscht, das Gehäuse 10 und den Thermistor 8 zu integrieren, wie anhand der Fig. 1 und 2 erläutert ist. Falls der Thermistor 8 mit dem Gehäuse 10 einstückig ausgebildet wird, besteht keine Notwendigkeit des Anschließens mit einem Metalldraht, wie oben erläutert, so daß der Arbeitsaufwand verringert und die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden können. Im Falle des getrennten Einfügens des Thermistors in das Thermistor-Halterungselement 9 wird die Dicke des Gußkörpers dünner im Vergleich zum Einfügen in das Halterungsteil 13, wodurch die Wärmeleitung besser wird. Aus diesem Grunde wird die Genauigkeit der Ansauglufttemperatur-Messung verbessert. Aufgrund dieser Kon struktion können Produkte hoher Genauigkeit und niedrigen Preises geschaffen werden, weil die Konstruktion beliebig innerhalb des Abdich tungsteils untergebracht werden kann. Weiter ist es durch Abstimmen der Länge des Thermistor-Halterungsteils möglich, dieses so zu instal lieren, daß es so dicht wie möglich in der Mitte des Hauptkanals pla ziert wird. Wenn der Thermistor 8 stromabwärts des Eingangs des Hilfskanals montiert wird, übt der Thermistor 8 keinen ungünstigen Einfluß auf den Heizwiderstand 2 aus, wodurch die Stabilisierung des Ausgangsrauschens und der Ausgangskennlinie gefördert wird. Daher ist es zweckmäßig, den Thermistor 8 stromabwärts des Eingangs des Hilfs kanals anzuordnen.

Die Dicke des Thermistor-Halterungsabschnittes sollte so dünn wie möglich sein, um die Genauigkeit des Thermistors 8 zu verbessern. In dieser Hinsicht kann ein Problem in bezug auf die Festigkeit des Ther mistor-Halterungsabschnittes bestehen. Wie in Fig. 8 dargestellt, ist es zweckmäßig, daß die Spitze oder der Thermistor-Halterungsabschnitt in ein Verstärkungsöffnung eingeschoben wird und mit einem Kleber für den Halter 13 verstärkt wird. Wenn die Öffnung eine sich allmählich von oben nach unten hin verjüngende Querschnittkontur besitzt, wird der eingeschobene Thermistor-Halterungsabschnitt 9 verstemmt und unter Benutzung eines Klebers verstärkt.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Konstruktion nimmt im Falle, daß sich die Öffnung zum Verstärken zu dicht an der Spitze befindet, nimmt die Wärmeleitfähigkeit des Thermistors 8 ab und übt einen ungünstigen Einfluß auf die Kennlinie bzw. die Eigenschaften desselben aus. Daher ist es erforderlich, die Öffnung so weit wie möglich vom Thermistor 8 zu beabstanden. Um den Thermistor-Halterungsabschnitt zu verstärken, ist gemäß Fig. 9 ein Halteelement am unteren Teil der Thermistor- Einschuböffnung des Substrats 15 angebracht, wodurch die Kontaktfläche zwischen dem Thermistor-Halterungsabschnitt 9 und der Basis 15 ver größert wird. Das Einschubverfahren ist das gleiche wie unter Bezugnah me auf Fig. 8 erläutert.

Fig. 10 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Thermistor 8 und das Schutzelement 23 sind zur Ausbildung des Hilfskanals zu einem einzigen Körper ver gossen und der Thermistoranschluß 24 sowie der Halterungsstift 25 werden beim Montieren des Schutzelementes 23 am Modul 14 ange schlossen. Obwohl das Verbinden durch Verstemmen möglich ist, kann ein Verschweißen oder Löten, etc. zur Sicherung der Zuverlässigkeit erforderlich sein. Die Luftdurchsatz-Meßvorrichtung kann durch integra les Vergießen des Thermistors 8 und des Schutzelementes 23 kompakt ausgebildet werden.

Fig. 11 zeigt eine weitere Verbesserung der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung. Um den Thermistor 8 im Hauptkanal anzuordnen, ist im Mittelpunkt zwischen der Bodenseite des Substrats und dem zentralen Punkt des Hilfskanals ein Anschlußteil des durch Fig. 10 erläuterten Halterungsstiftes ausgebildet, um den Thermistor 8 am Schutzelement 26 zu plazieren, ähnlich wie in Fig. 10. Durch diese Konstruktion kann die Ansauglufttemperatur im Vergleich zu der in Fig. 10 dargestellten Vor richtung genauer gemessen werden, weil der Thermistor 8 im Hauptkanal angeordnet ist. Um die Ansauglufttemperatur genauer zu messen ist es zweckmäßig, die Leitfähigkeit durch Bilden eines Drosselformkörpers 29 stromaufwärts des Thermistors zu verbessern, so daß der Durchsatz im Thermistor so viel wie möglich gesteigert wird, wie in Fig. 12 dargestellt. Wie Fig. 13 zeigt, ist der Thermistor 8 in der Richtung parallel zur Luftströmung angeordnet, wodurch die Oberfläche des Thermistors ver größert wird, der mit der Luft in Berührung steht. Infolgedessen werden die Eigenschaften des Thermistors verbessert.

Fig. 14 zeigt eine Konstruktion, bei der der Thermistor 8 von dem in Fig. 13 dargestellten Halter 13 vorspringt. Wenn die Richtung des Vorsprungs zur Luftströmung hin orientiert ist, werden die gleichen Ergebnisse erreicht, wie in bezug auf Fig. 13 erläutert.

Durch Ausstatten der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung mit einer Funktion, wie oben erläutert, in Steuersystemen, wie etwa bei Verbrennungsmoto ren, Luftklimatisierungssystemen usw., ist es möglich, die Anzahl der Arten von Sensoren zu verringern, die zur Steuerung der Systeme benö tigt werden; und es ist ebenso möglich, die Kosten zu verringern, um die Produktivität und Qualität zu verbessern. Da die Luftdurchsatz-Meßvor richtung mit dem Hilfskanal an der Modulseite versehen ist, besteht keine Notwendigkeit, den Körper herzustellen, der den oben erläuterten Hauptkanal bildet. Speziell wenn die Vorrichtung im Ansaugluftventil von Fahrzeugen installiert wird, kann die Vorrichtung durch Einfügen derselben in das Ansaugluftsystem, wie etwa Luftfilter; Drosselkörper usw., zusammengesetzt werden. Da die Vorrichtung eine Mehrzweckvor richtung ist und kleine Abmessungen besitzt, werden der Platzbedarf im Zeitpunkt der Motorkonstruktionsentwürfe sowie die Entwurfseffizienz der Vorrichtung verbessert. Die Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegen den Erfindung ist multifunktionaler Art, äußerst genau und äußerst zuver lässig.

Fig. 15 zeigt ein Anwendungsbeispiel der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der Erfindung. Fig. 16 zeigt die Aufrißansicht der Vorrichtung der Fig. 15. Ein Schutzelement 33 (im folgenden als Bypassgußkörper bezeich net), welches den Hilfskanal 12 bildet, ist mit dem Modul 14 durch Anheften oder Kleben integriert. Die Funktionen der Luftdurchsatz- Meßvorrichtung sind alle auf den Modul konzentriert, und die Vorrich tung besteht als Luftdurchsatz-Meßvorrichtung aus sehr klein bemessenen Komponenten. Die Weite vom Boden des Substrates 15 aus zur Ober seite des Moduls ist sehr klein, daher kann der Modul selbst dann installiert werden, wenn der Platz ganz klein ist. Da der Bypassgußkör per 33 einen Hilfskanal bildet, kann die Vorrichtung überall im An saugkanal installiert werden, ohne auf den Einfluß einer Rückströmung zu achten, die durch Pulsieren etc. im Ansaugluftsystem auftritt. Infol gedessen kann die Vorrichtung in dem in Fig. 18 dargestellten Drossel körper integriert werden und findet einen sehr breiten Anwendungsbe reich.

Fig. 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Luftdurchsatz-Meßvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Das Ansauglufttemperatur-Meßelement 8 ist im Ansaugluftkanal installiert, und das Element für die Umgebungstempe raturmessung 30 ist ebenfalls im Modul 14 installiert. Die von beiden Elementen gelieferten Ausgangssignale werden im Falle von Fahrzeugen in eine Zentraleinheit ECU eingegeben, und dann werden die vom Umgebungstemperatur-Erfassungselement 30 gelieferten Ausgangssignale subtrahiert, um den Temperaturunterschied zwischen den Modulen 14 und der Lufttemperaturmessung 34 zu bestimmen. Durch Erfassen des Temperaturunterschiedes, der einen Ausgabefehler der Luftdurchsatz- Meßvorrichtung verursachen kann, kann der Ausgabefehler der Luftdurch satz-Meßborrichtung korrigiert werden, so daß die Genauigkeit der Luft durchsatz-Meßvorrichtung gewährleistet wird. Wenn die Elemente 8, 30 für die Ansaugluftmessung und die Umgebungstemperaturmessung gleicher Art sind oder die gleiche Spezifikation besitzen, kann der Temperatur unterschied durch die ECU berechnet werden und zwar einfach durch Subtrahieren oder Addieren der Ausgangssignale, ohne sie in Temperatur angaben umzuwandeln. Durch Montieren des Umgebungstemperatur- Meßelementes 33 am Substrat der Treiberschaltung, oder durch Integrie ren der Ausgabeanschlüsse der Elemente für den Luftdurchsatz, die Ansauglufttemperaturerfassung und die Erfassung der Umgebungstempera tur; können die Herstellungskosten für die Vorrichtung verringert werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird sowohl eine billigeren Luftdurch satz-Meßvorrichtung, als auch eine Vorrichtung mit kleinen Abmessungen geschaffen. Die Vorrichtung kann auch mit einem Element zum Messen der Ansauglufttemperatur versehen werden, und die Steckverbinder für den Luftdurchsatz und die Ansaugtemperatur können in einen einzigen Stecker integriert werden, so daß die Luftdurchsatzmessung und die Ansauglufttemperatur gleichzeitig gemessen werden können.

Claims

1. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, aufweisend:
einen Heizwiderstand und einen Temperaturfühlwiderstand zum Erfassen des Ansaugluftdurchsatzes bei einem Verbrennungsmotor; und
einen Schaltungsmodul zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend dem Ansaugluftdurchsatz, wobei der Modul elektrisch an den Heizwiderstand und den Temperaturfühlwiderstand ange schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand und der Temperaturfühlwiderstand zusammen mit einem Element zum Messen der Ansauglufttemperatur durch eine Öffnung eingefügt sind, die in der Wand eines Luftkanals gebildet ist, so daß die drei Elemente im Luftkanal plaziert sind und der Modul am Luftkanal befestigt ist.

2. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Schal tungsmodul an der äußeren Wandoberfläche des Kanals befestigt ist.

3. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Ansaug lufttemperatur-Meßelement an einer Komponente montiert ist, die den Schaltungsmodul bildet.

4. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, aufweisend: einen Heizwiderstand und einen Temperaturfühlwiderstand zum Erfassen der Durchflußrate der in einen Verbrennungsmotor gesaugten Luft, sowie einen Schaltungs modul zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend dem Durchsatz, wobei die Verbesserung darin besteht, daß ein integriertes Bauteil bestehend aus einem Halterungselement des Heizwiderstandes und des Temperaturfühlwiderstandes, sowie ein Halterungselement des Elementes zum Messen der Ansauglufttemperatur durch eine Öffnung eingefügt ist, die in der Wand eines Luftkanals gebildet ist, so daß der Heizwiderstand, der Temperaturfühlwiderstand und das Ansauglufttemperatur-Meßelement innerhalb des Luftkanals plaziert sind.

5. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung, aufweisend:
einen Heizwiderstand und einen Temperaturfühlwiderstand zum Erfassen des Ansaugluftdurchsatzes bei einem Verbrennungsmotor; und
einen Schaltungsmodul zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend des Ansaugluftdurchsatzes, wobei der Modul elektrisch an den Heizwiderstand und den Temperaturfühlwiderstand ange schlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß zum Ausge ben des vom Ansauglufttemperatur-Meßelement gelieferten elektri schen Signals an einem Element zum Haltern des genannten An schlusses befestigt ist, welcher den Heizwiderstand und den Tempera turfühlwiderstand mit einer Treiberschaltung verbindet, und daß der Heizwiderstand, der Temperaturfühlwiderstand und das Ansaugluft temperatur-Meßelement innerhalb eines Luftkanals vorgesehen sind.

6. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Ausgabe anschlußteil zum Messen des Ansaugluftdurchsatzes sowie ein Aus gangsanschlußteil zum Messen der Ansauglufttemperatur integriert sind.

7. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element zum Messen der Luftdurchsatztemperatur zusammen mit den An schlußteilen in Form eines einzelnen Körpers vergossen sind.

8. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element zum Messen der Luftdurchsatztemperatur mit einem Basiselement am Boden des Moduls in einen einzelnen Körper vergossen sind.

9. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Hilfs kanal im Hauptkanal gebildet ist.

10. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Hilfsluftkanal mit dem Modul integriert ist.

11. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Heizwi derstand, der Temperaturfühlwiderstand und das Element zum Mes sen der Ansauglufttemperatur im Hilfskanal installiert sind.

12. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Heizwi derstand und der Temperaturfühlwiderstand im Hilfskanal installiert sind, und das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur in nerhalb des Hauptkanals installiert ist.

13. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Ein schuböffnung für den Luftdurchgang mit einem O-Ring, Dichtungs material, einem Haft- oder einem Klebemittel abgedichtet ist.

14. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Struktur so beschaffen ist, daß die Komponente das Element für die An saugluftmessung abdeckt, nachdem es in die Basis eingesetzt worden ist, und zwar durch Abdichten des Basisöffnungsendes mit einem O- Ring, einem Dichtungsmaterial, einem haftenden oder klebenden Material.

15. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element zum Messen der Lufttemperatur elektrisch mit einem Steckerteil zum Ausgeben von Signalen durch die Treiberschaltung angeschlossen ist.

16. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Element zum Messen der Lufttemperatur stromabwärts des Einlasses des Hilfskanals angeordnet ist.

17. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spitze oder der mittlere Abschnitt des Elementes zum Messen der Lufttem peratur an einem Schutzelement befestigt ist, das den Hilfskanal des Moduls bildet.

18. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Wurzel abschnitt, der das Element zum Messen der Lufttemperatur abdeckt, sowie die Bodenoberfläche des Substrats abgedichtet sind.

19. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Element zum Messen der Lufttemperatur am Schutzelement montiert ist, das den Hilfskanal bildet, so daß das Schutzelement mit dem genannten Halter elektrisch verbunden wird.

20. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 9, bei der das Element zum Erfassen der Lufttemperatur am Schutzelement montiert ist, so daß das Schutzelement mit einem Halterungselement elektrisch verbunden wird.

21. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur einen Drosselformkörper in einer Position unmittelbar stromaufwärts des Luftstromes aufweist.

22. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element für die Ansauglufttemperaturmessung parallel zur Luftdurchflußrich tung des Hauptkanals angeordnet ist.

23. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 8, bei der ein Halte rungsstift zum elektrischen Verbinden des Elementes zum Messen der Ansauglufttemperatur und eines Steckerteils im genannten Ba sishalter gebildet ist, und wobei das Element zum Messen der Ansauglufttemperatur so aufgebaut ist, daß es vom Halter aus strom aufwärts in der Luftdurchflußrichtung des Hauptkanals vorsteht.

24. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Größe des Elementes für die Ansauglufttemperaturmessung 2/3 oder dar unter des Hauptkanals beträgt.

25. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 5, bei der das Ansaug lufttemperatur-Meßelement und das Steckerteil so vergossen sind, daß nur ein Halterungsstift für das elektrische Anschließen aus dem Halter vorspringt, und das Ausauglufttemperatur-Meßelement ange schweißt oder angelötet ist.

26. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Ansaug lufttemperatur-Meßelement und das Steckerteil so vergossen sind, daß nur ein Halterungsstift für das elektrische Anschließen aus dem Halter vorspringt, und das Ausauglufttemperatur-Meßelement ange schweißt oder angelötet ist.

27. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Element zum Messen der Umgebungstemperatur entweder auf der Innenseite des Moduls, der Außenseite des Moduls oder der Außenseite des Ansaugluftkanalkörpers angeordnet ist.

28. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 27, bei der der Aus gangsanschluß des Elementes zum Messen der Umgebungstemperatur mit dem Ausgangsanschluß des Elementes zum Messen des Luft durchsatzes integriert ist.

29. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 27, bei der das Ele ment zum Messen der Umgebungstemperatur im Substrat der Trei berschaltung angeordnet ist.

30. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 27, bei der das Ele ment zum Erfassen der Ansauglufttemperatur die gleiche Spezifi kation oder die gleiche Art wie das Element zum Messen der Umgebungstemperatur besitzt.

31. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 27, bei der das Steuer system eine Funktion zum Korrigieren des Fehlers der Ausgangs charakteristik aufgrund eines Temperaturunterschiedes zwischen dem Schaltungsmodul und dem Ansaugluftkanal aufweist, basierend auf den Ausgangssignalen des Elementes für die Ansaugluftmessung sowie des Elementes für die Umgebungstemperaturmessung.

32. Luftdurchsatz-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Luft durchsatz-Meßvorrichtung mit dem Ansauglufttemperatur-Erfassungs element in einem Körper montiert ist, der ein Drosselventil bildet.