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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermischen Luftströmungsmesser, der den Luftdurchsatz misst, beispielsweise einen thermischen Luftströmungsmesser, der an einem Ansaugrohr eines Verbrennungsmotors angebracht ist und den Durchsatz der Ansaugluft misst, die einem Motor zugeführt wird.
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Stand der Technik
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Ein thermischer Luftströmungsmesser, der den Durchsatz von Ansaugluft misst, die einem Verbrennungsmotor zugeführt wird, ist zur Verwendung an einem Teil eines Ansaugsystems eines Verbrennungsmotors angebracht. Der thermische Luftströmungsmesser hat zum Beispiel einen Mechanismus, mit dem bewirkt wird, dass ein Durchsatzerfassungselement, wie beispielsweise ein wärmeerzeugender Widerstand, Wärme erzeugt, und mit dem der Durchsatz von durchströmender Luft auf der Grundlage der davon ausgehenden Wärmeabstrahlungsmenge an die Luft gemessen wird. Dementsprechend ist es notwendig, den Schutz des Durchsatzerfassungselements vor kontaminierenden Substanzen und anderen Faktoren während des Langzeiteinsatzes und die Sicherung der Durchsatzmessgenauigkeit zu berücksichtigen. Weiterhin ist es auch notwendig, Ansaugluftpulsationen, wie z.B. eine Rückströmung, zu berücksichtigen, die in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors entstehen, wenn die Ansaugluft durch Öffnen/Schließen eines Einlass-/Auslassventils eines Motors gepulst wird und das Ansaugrohr mit der Drehfrequenz des Motors in Resonanz geht.
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In einem herkömmlichen thermischen Luftströmungsmesser, der in einem Verbrennungsmotor enthalten ist, beschreibt das
JP-Patent Nr. 3523022 , dass ein Durchsatzerfassungselement, das in einem Sekundärluftdurchlass angeordnet ist, vor verunreinigenden Substanzen, einer Rückströmung und anderen Faktoren geschützt ist. Darüber hinaus ist in den letzten Jahren unter dem Gesichtspunkt der Abgasreinigung und der Verbesserung der Kraftstoffeffizienz eine hochgenaue Messung des Ansaugluftdurchsatzes notwendig, so dass ein thermischer Luftströmungsmesser erforderlich ist, der auch eine in einem Ansaugrohr entstandene Rückströmung genau misst.
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Darüber hinaus schlägt in Bezug auf einen in der vorliegenden Erfindung beschriebenen, eine solche Rippenstruktur aufweisenden thermischen Luftströmungsmesser das JP-Patent mit der Veröffentlichungsnr. (Kokai) 05-302839 A (1993) eine Struktur vor, bei der eine Rippe auf der Rückseite eines Elements vorgesehen ist, um den Widerstand gegenüber Vibrationen eines freitragenden Elements zu verstärken. Weiterhin kann die JP-Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2002-107201 A beispielhaft als Gegenmaßnahme gegen eine Verformung durch eine beim Spritzgießen auftretende Einsenkung herangezogen werden. Nach dieser Gegenmaßnahme wird eine solche zum Zeitpunkt des Spritzgießens auftretende Einsenkung durch die Bereitstellung einer Rippe reduziert und der Ebenheitsgrad einer entgegengesetzten Oberfläche entsprechend verbessert, wodurch verhindert wird, dass Luft aus einem Einlegeteil eines Durchflussmessers in ein Ansaugsystem entweicht.
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Ein thermischer Luftströmungsmesser misst eine Rückströmung in einem Zustand, in dem ein Erfassungselement innerhalb eines Sekundärluftdurchlasess angeordnet ist, womit der Sekundärluftdurchlass des thermischen Luftströmungsmessers zwangsläufig eine komplizierte Struktur mit einem gebogenen Durchlassteil und einer verengten Form hat. Gleichzeitig wird vom Markt eine Kostenreduzierung des thermischen Luftströmungsmessers gefordert. Das heißt, es muss das widersprüchliche Problem gelöst werden, dass eine komplizierte Struktur erforderlich ist, während gleichzeitig eine Kostenreduzierung angestrebt wird.
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Um die komplizierte Struktur des Sekundärluftdurchlasses zu erreichen, ist es denkbar, die Anzahl der Bauteile zu erhöhen und die Bauteile zu kombinieren, um dadurch den Sekundärluftdurchlass zu bilden. Die Erhöhung der Anzahl der Bauteile führt jedoch zu einer Erhöhung der Kosten, und um die Reduzierung der Kosten zu erreichen, ist es notwendig, die komplizierte Struktur zu realisieren, ohne die Anzahl der Bauteile zu erhöhen. Dies ermöglicht nicht nur eine Kostenreduzierung der Bauteile, sondern auch eine Reduzierung der Montagezeiten, so dass es möglich ist, die Kosten des thermischen Luftströmungsmessers zu reduzieren oder einen Kostenanstieg zu unterbinden.
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Zieht man die im
JP-Patent Nr. 3523022 beschriebene Struktur als Beispiel heran, enthält der thermische Luftströmungsmesser als Hauptkomponenten sechs Bauteile, und zwar 1) das Durchsatzerfassungselement, 2) ein Gehäuse, 3) eine Leiterplatte, 4) eine Metallbasis, 5) ein Sekundärluftdurchlassteil und 6) eine Abdeckung.
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Von den sechs Bauteilen handelt es sich bei den Bauteilen, die hauptsächlich den Sekundärluftdurchlass bilden, um zwei Bauteile eines Abschnitts der Metallbasis und des Sekundärluftdurchlassteils. Das Sekundärluftdurchlassteil wird durch einen Kunststoffformvorgang gebildet, so dass eine komplizierte Durchlassstruktur leicht zu erzielen ist.
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Im Gegensatz dazu ist die Metallbasis ein Bauteil mit dem Abschnitt, der den Sekundärluftdurchlass bildet, und auch mit einem weiteren Abschnitt, der die Funktion hat, die Leiterplatte, das Gehäuse und andere Bauteile zu verkleben und zu fixieren. Darüber hinaus wird die Metallbasis durch Pressen eines flachen, plattenförmigen Metallmaterials gebildet, womit die Metallbasis dahingehend vorteilhaft ist, eine ebene Oberfläche für die Verklebung und dergleichen zu erhalten, allerdings in dem Punkt nachteilig ist, die komplizierte Struktur des Sekundärluftdurchlasses zu erreichen.
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Dementsprechend ist es denkbar, durch Kunststoffformung nur einen Abschnitt des Sekundärluftdurchlasses, der durch das Metallbasisteil gebildet ist, ähnlich dem Sekundärluftdurchlassteil zu formen, aber um das Durchsatzerfassungselement innerhalb des Sekundärluftdurchlasses zu platzieren, muss dieser Abschnitt als separates Bauteil neu hergestellt werden, was zu einer Erhöhung der Anzahl der Bauteile und der Montagezeiten führt, und die Erhöhung der Kosten des thermischen Luftströmungsmessers ist nicht zu vermeiden.
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Um diese Probleme zu lösen, ist es denkbar, die Metallbasis als Kunststoffbasis durch Kunststoffformung zu bilden, aber der Kunststoff wird in dem Abschnitt des Sekundärluftdurchlasses mit der komplizierten Struktur leicht dicker, während der Abschnitt zum Verkleben und Fixieren der Leiterplatte, des Gehäuses und anderer Bauteile dünn sein soll.
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Wenn ein solches dickes Teil und ein solches dünnes Teil als ein und dasselbe Formteil gebildet werden, wird die thermische Kontraktion unter den gegebenen Umständen zwischen dem dicken und dem dünnen Teil zum Zeitpunkt der Formgebung ungleichmäßig, und es kann zu einer Verzugserscheinung an einer Grenze zwischen dem dicken und dünnen Teil kommen. Diese Verzugsverformung führt zu Problemen bei den Verklebungseigenschaften des Gehäuses und der Leiterplatte, und darüber hinaus führen Schwankungen im Verzugsausmaß zu Veränderungen der Form einer Durchsatzmesseinheit. Dadurch ergibt sich ein neues Problem, dass auch die Genauigkeit der Durchsatzmessung variiert.
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Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben genannten Punkte und hat daher das Ziel, einen thermischen Luftströmungsmesser bereitzustellen, der in der Lage ist, die Verformung eines Basisteils zum Zeitpunkt der Formgebung zu unterdrücken, um dadurch die Maßgenauigkeit zu sichern und den Einfluss einer Maßänderung auf die Messgenauigkeit zu verringern, womit eine hochgenaue Messung einer Luftströmungsrate ermöglicht wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen thermischen Luftströmungsmesser mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 bereit. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann ein thermischer Luftströmungsmesser zur Verfügung gestellt werden, umfassend: ein Gehäuseteil, das in einem Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors angeordnet ist; ein plattenförmiges Basisteil, das an dem Gehäuseteil befestigt ist und einen Sekundärdurchlass aufweist, in den ein Teil der durch den Ansaugkanal strömenden Luft einströmt; ein Durchsatzerfassungselement, das im Sekundärdurchlass angeordnet ist; und eine Leiterplatte, die elektrisch mit dem Durchsatzerfassungselement verbunden ist, einen Eingang einer Wärmestrahlungsmenge vom Durchsatzerfassungselement empfängt und ein Signal entsprechend einem Luftdurchsatz ausgibt. Das Basisteil ist aus einem Kunststoffmaterial gebildet und umfasst: ein Platinenbefestigungsteil, an dem die Leiterplatte befestigt ist; ein Sekundärdurchlass-Bildungsteil, das einstückig so ausgebildet ist, dass es sich an einen vorderen Endteil des Platinenbefestigungsteils anschließt, und in Zusammenwirken mit dem Gehäuseteil den Sekundärdurchlass bildet; und/oder eine Verstärkungsstruktur, die zumindest an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Platinenbefestigungsteil und dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil vorgesehen ist und die Festigkeit des Basisteils erhöht.
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Bei dem thermischen Luftströmungsmesser gemäß diesem Aspekt ist das Basisteil aus dem Kunststoffmaterial gebildet und umfasst: das Platinenbefestigungsteil, an dem die Leiterplatte befestigt ist; das Sekundärdurchlass-Bildungsteil, das so einstückig ausgebildet ist, dass es sich an den vorderen Endteil des Platinenbefestigungsteils anschließt, und in Zusammenwirken mit dem Gehäuseteil den Sekundärdurchlass bildet; und die Verstärkungsstruktur, die zumindest am Verbindungsabschnitt zwischen dem Platinenbefestigungsteil und dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil vorgesehen ist und die Festigkeit des Basisteils erhöht. Dementsprechend wird die Festigkeit des flachen, plattenförmigen Basisteils durch die Verstärkungsstruktur erhöht.
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Demzufolge weist das Basisteil zum Zeitpunkt des Formens Folgendes auf: das Platinenbefestigungsteil, das aus einem dünnen Teil mit einer im Wesentlichen konstanten Kunststoffdicke gebildet ist; und das Sekundärdurchlass-Bildungsteil mit einem dicken Teil zur Bildung des Sekundärdurchlasses, wobei selbst dann, wenn die thermische Kontraktion zwischen dem dünnen und dicken Teil ungleichmäßig ist, eine Verformung des Basisteils, die an einer Grenze zwischen dem dicken und dünnen Teil auftritt, unterdrückt werden kann.
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Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein thermischer Luftströmungsmesser vorgesehen werden, umfassend: ein Gehäuseteil, das in einem Ansaugkanal eines Verbrennungsmotors angeordnet ist; ein Basisteil, das an dem Gehäuseteil befestigt ist und einen Sekundärdurchlass umfasst, in den ein Teil der durch den Ansaugkanal strömenden Luft einströmt; ein Durchsatzerfassungselement, das in dem Sekundärdurchlass angeordnet ist; und eine Leiterplatte, die elektrisch mit dem Durchsatzerfassungselement verbunden ist, einen Eingang einer Wärmestrahlungsmenge vom Durchsatzerfassungselement empfängt und ein Signal entsprechend einem Luftdurchsatz ausgibt, wobei das Basisteil ein plattenförmiges, aus einem Kunststoffmaterial gebildetes, gespritztes Bauteil ist und Folgendes umfasst: ein Platinenbefestigungsteil, an dem die Leiterplatte befestigt ist; ein Sekundärdurchlass-Bildungsteil, das so einstückig ausgebildet ist, dass es sich an ein vorderes Endteil des Platinenbefestigungsteils anschließt und den Sekundärdurchlass in Zusammenwirken mit dem Gehäuseteil bildet; und eine Verstärkungsstruktur, die zumindest an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem Platinenbefestigungsteil und dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil vorgesehen ist und die Festigkeit des Basisteils erhöht.
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Die Verstärkungsstruktur kann eine Rippe aufweisen, die einstückig mit dem Basisteil ausgebildet ist, und kann zwischen einer Außenfläche des Platinenbefestigungsteils und dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil so vorgesehen sein, dass sie von der Außenfläche vorsteht, wobei die Außenfläche auf einer dem Gehäuseteil entgegengesetzten Seite angeordnet ist.
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Die Rippe kann sich von einem Endteil der Basis bis zum vorderen Endteil des Platinenbefestigungsteils erstrecken.
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Das Sekundärdurchlass-Bildungsteil kann einen Durchsatzmessbereich umfassen, der darin das im Sekundärdurchlass angeordnete Durchsatzerfassungselement aufweist, und die Rippe kann sich vom Platinenbefestigungsteil bis in den Nahbereich des Durchsatzmessbereichs erstrecken.
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Der Durchsatzmessbereich kann einen verschmälerten Teil aufweisen, der einen Strömungsdurchlassbereich des Sekundärdurchlasses verengt.
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Die Rippe kann einen Aushöhlungsbereich aufweisen, der eine gleichmäßige Kunststoffdicke des Basisteils ergibt.
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Die Rippe kann eine Mehrzahl der Aushöhlungsbereiche in einem vorgegebenen Abstand in einer längeren Seitenrichtung der Rippe aufweisen.
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Die Verstärkungsstruktur kann eine Mehrzahl der Rippen enthalten.
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Die Rippen können auf der Außenseite in einem Gittermuster angeordnet sein.
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Das Sekundärdurchlass-Bildungsteil kann einen Basisnutteil umfassen, der auf einer zum Gehäuseteil entgegengesetzten Oberfläche ausgebildet ist, und ein geöffneter Abschnitt des Basisnutteils und das den geöffneten Abschnitt abdeckende Gehäuseteil bilden den Sekundärdurchlass in Zusammenwirken miteinander.
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Das Durchsatzerfassungselement kann ein Element aufweisen, das in der Lage ist, einen Ansaugluftdurchsatz und auch eine Luftströmungsrichtung zu messen.
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Das Durchsatzerfassungselement kann mit der Leiterplatte durch Kleben verbunden sein.
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Nach einem anderen Aspekt kann ein Kraftstoffeinspritzsystem für einen Verbrennungsmotor vorgesehen werden, das den thermischen Luftströmungsmesser nach einem der oben genannten Aspekte umfasst.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Schwierigkeiten bei der Befestigung am Gehäuseteil und Schwierigkeiten bei der Befestigung der Leiterplatte zu verhindern, die auf die Verzugsverformung zurückzuführen sind, und es ist auch möglich, Schwankungen in der Genauigkeit der Durchsatzmessung zu verhindern.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen thermischen Luftströmungsmesser darstellt.
- 2 ist eine Abwicklungsansicht, die die Bauteile von 1 veranschaulicht.
- 3A und 3B sind Ansichten, die jeweils ein herkömmliches Basisteil darstellen, 3A ist eine Ansicht, in der das Basisteil von seiner mit einem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtet wird, und 3B ist eine Querschnittsansicht der 3A entlang der Linie A-A.
- 4A und 4B sind Ansichten zum Beschreiben eines Unterschieds in der Abkühlzeit zwischen einem dünnen und einem dicken Teil, 4A ist eine Querschnittsansicht entsprechend der 3B, und 4B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil von 4A darstellt.
- 5A und 5B sind Ansichten, die jeweils ein Beispiel für eine Verzugsverformung darstellen, die an einem Basisteil auftreten, 5A ist eine Querschnittsansicht entsprechend der 3B, und 5B ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Hauptteil von 5A darstellt.
- 6A, 6B und 6C sind Ansichten, die jeweils eine Ausführungsform darstellen, 6A ist eine Frontansicht, die das von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtete Basisteil darstellt, 6B ist eine Seitenansicht, die von einer stromaufwärtigen Seite in einer Vorwärtsströmungsrichtung aus betrachtet wird, und 6C ist eine Draufsicht.
- 7A, 7B, 7C und 7D sind Ansichten, die jeweils eine andere Ausführungsform darstellen, 7A ist eine Frontansicht, die das von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtete Basisteil darstellt, 7B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, 7C ist eine Draufsicht und 7D ist eine Querschnittsansicht von 7A entlang der Linie B-B.
- 8A, 8B, 8C und 8D sind Ansichten, die jeweils noch eine weitere Ausführungsform darstellen, 8A ist eine Frontansicht, die das von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtete Basisteil darstellt, 8B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, 8C ist eine Draufsicht und 8D ist eine Querschnittsansicht von 8A entlang der Linie C-C.
- 9A, 9B und 9C sind Ansichten, die jeweils noch eine weitere Ausführungsform darstellen, 9A ist eine Frontansicht, die das von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtete Basisteil darstellt, 9B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, und 9C ist eine Draufsicht.
- 10A, 10B und 10C sind Ansichten, die jeweils noch eine andere Ausführungsform darstellen, 10A ist eine Frontansicht, die das von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtete Basisteil darstellt, 10B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, und 10C ist eine Draufsicht.
- 11 ist eine Abbildung, die ein Funktionsprinzip des thermischen Luftströmungsmessers veranschaulicht.
- 12 ist eine Ansicht, die ein Steuerungssystem eines Verbrennungsmotors darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
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Zunächst wird ein Funktionsprinzip eines repräsentativen thermischen Luftströmungsmessers mit einem wärmeerzeugenden Widerstand als ein Beispiel für eine Ansaugluftmessvorrichtung beschrieben.
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11 ist ein schematischer Auslegungsschaltplan, der das Funktionsprinzip des thermischen Luftströmungsmessers veranschaulicht.
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Ein Ansteuerkreis des thermischen Luftströmungsmessers besteht grob aus einer Brückenschaltung und einem Rückführkreis. Die Brückenschaltung besteht aus einem wärmeerzeugenden Widerstand RH zum Messen eines Ansaugluftdurchsatzes, einem temperaturempfindlichen Widerstand RC zum Kompensieren einer Ansauglufttemperatur und den Widerständen R10 und R11, wobei man einen Heizstrom Ih durch den wärmeerzeugenden Widerstand RH derart fließen lässt, dass eine konstante Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstand RH und dem temperaturempfindlichen Widerstand RC aufrechterhalten wird, während eine Rückführung mit einem Operationsverstärker OP1 erfolgt, wobei ein Ausgangssignal V2 entsprechend dem Luftdurchsatz ausgegeben wird. Insbesondere bei hohem Durchsatz wird dem wärmeerzeugenden Widerstand RH eine große Wärmemenge entzogen und damit ein größerer Betrag des Heizstroms Ih zum Fließen gebracht. Im Gegensatz dazu ist bei geringem Durchsatz die dem wärmeerzeugenden Widerstand RH entzogene Wärmemenge gering, so dass der Betrag des Heizstroms Ih klein sein kann.
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Als nächstes wird eine Konfiguration eines thermischen Luftströmungsmessers gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
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In einem Primärluftdurchlass 250, der durch ein Ansaugrohr-Bildungsteil 251 gebildet wird, entsprechen die linke Seite von 1 der Seite eines Luftfilters (ohne Abbildung) und die rechte Seite davon der Seite eines Motors (ohne Abbildung). In Bezug auf eine Luftströmungsrichtung ist der Luftstrom von der linken Seite von 1 zur rechten Seite der Luftstrom in Vorwärtsrichtung, wird allgemein als Vorwärtsstrom 252 bezeichnet und entspricht einem normalen Luftstrom, wenn die Luft in den Motor geleitet wird.
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Im Gegensatz dazu ist der Luftstrom von der rechten Seite von 1 zur linken Seite der Luftstrom in Rückwärtsrichtung und wird allgemein als Rückwärtsstrom 253 bezeichnet. Der Rückwärtsstrom 253 ist bei normalen Motorbetriebsbedingungen weniger wahrscheinlich. In dem Zustand, in dem die Ansaugluft durch Öffnen/Schließen eines Einlass-/Auslassventils des Motors gepulst wird, wird die Pulsationsamplitude der Ansaugluftpulsationen größer und die Rückströmung 253 entsteht, wenn die Drehfrequenz des Motors und eine Welle n-ter Ordnung mit einer für ein Ansaugrohr spezifischen Schwingungsfrequenz in einem Hochlastzustand, in dem eine Drosselklappe (ohne Abbildung) weitgehend geöffnet ist, miteinander synchron werden. Ein solches Phänomen ist allgemein bekannt.
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In den letzten Jahren ist es für Abgasvorschriften und reduzierten Kraftstoffverbrauch erforderlich, den Ansaugluftdurchsatz mit hoher Genauigkeit zu messen. Der thermische Luftströmungsmesser wird dringend benötigt, um eine hochgenaue Messung des Ansaugluftdurchsatzes zu ermöglichen, bei der auch der Luftdurchsatz des Rückwärtsstroms 253 gemessen wird.
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In ähnlicher Weise enthält ein in 1 dargestellter thermischer Luftströmungsmesser 200 ein Durchsatzerfassungselement 201 mit der Funktion, nicht nur den Ansaugluftdurchsatz zu messen, sondern auch die Strömungsrichtung zu erfassen, um dadurch den Luftdurchsatz des Vorwärtsstroms 252 und den Luftdurchsatz des Rückwärtsstroms 253 unter gegenseitiger Unterscheidung zu messen. Es ist darauf hinzuweisen, dass für ein Verfahren zum Messen des Vorwärtsstroms 252 und des Rückwärtsstroms 253 eine bekannte Technik verwendet wird, so dass die Beschreibung des Verfahrens in der vorliegenden Erfindung wegfällt.
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Das Durchsatzerfassungselement 201 ist in einem Sekundärluftdurchlass (Sekundärdurchlass) 202 vorgesehen. Ein Durchlasseingang 203 des Sekundärluftdurchlasses 202 öffnet sich entgegengerichtet zur Vorwärtsströmungsrichtung, ein Durchlassaustritt 204 öffnet sich entgegengerichtet zur Rückwärtsströmungsrichtung, und der Sekundärluftdurchlass 202 hat eine Durchlassstruktur, die das Einleiten des jeweiligen Luftstroms in den Sekundärluftdurchlass 202 erleichtert. Das Durchsatzerfassungselement 201 ist mechanisch fixiert und elektrisch an eine Leiterplatte 205 angeschlossen, die einen Ansteuerkreis des thermischen Luftströmungsmessers 200 bildet, ähnlich einem elektronischen Schaltungsbauteil 206 wie z.B. einem IC-Chip.
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Die Leiterplatte 205 ist über einen Aluminiumdraht 207 mit einem Steckeranschluss 208 elektrisch verbunden, empfängt Eingänge von einer Spannungsversorgung und Masse und gibt ein Luftdurchsatzsignal nach außen ab. Der thermische Luftströmungsmesser 200 ist durch ein Befestigungselement, z.B. eine Schraube 209, mechanisch mit dem Ansaugrohr-Bildungsteil 251 verbunden.
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2 ist eine Bauteilabwicklungsansicht, die eine Bauteilstruktur des in 1 dargestellten thermischen Luftströmungsmessers veranschaulicht.
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Der thermische Luftströmungsmesser 200 umfasst vier Bauteile als Hauptkomponenten, und zwar ein Gehäuseteil 211, ein Deckelteil 220, die Leiterplatte 205 und ein Basisteil 230.
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Das Gehäuseteil 211 ist aus einem Formteil aus einem synthetischen Harz, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Metallgussteil, geformt und wird aus einem im Wesentlichen rechteckigen plattenförmigen Element mit einer vorgegebenen Plattendicke gebildet. Das Gehäuseteil 211 erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zum Luftstrom innerhalb des Ansaugrohr-Bildungsteils 251, und ist so angebracht, dass seine beiden ebenen Flächen entlang des Luftstroms angeordnet sind. An einem unteren Endteil des Gehäuseteils 211 sind ein Flanschteil zur Befestigung des Ansaugrohr-Bildungsteils 251 und der Steckeranschluss 208 zur elektrischen Verbindung der Leiterplatte 205 mit einer externen Vorrichtung vorgesehen.
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Das Gehäuseteil 211 umfasst: eine Basisteil-Anbringungsfläche auf einer Seite, auf der das Basisteil 230 angebracht ist; und eine Deckelteil-Anbringungsfläche auf einer anderen Seite, auf der das Deckelteil 220 angebracht ist. Im Basisendteil des Gehäuseteils 211 ist ein Öffnungsloch 212 ausgebildet, und in das Öffnungsloch 212 kann das elektronische Schaltungsbauteil 206 auf der am Basisteil 230 befestigten Leiterplatte 205 eingesetzt werden. Im vorderen Endteil des Gehäuseteils 211 ist an der Deckelteil-Anbringungsfläche ein Gehäusenutbereich 213 vorgesehen, und der Gehäusenutbereich 213 bildet in Zusammenwirken mit dem Deckelteil 220 einen zweiten Durchlassteil 202B des Sekundärluftdurchlasses 202.
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Der Gehäusenutbereich 213 ist so ausgebildet, dass er sich in Vorwärtsströmungsrichtung von einer Seite in der Richtung mit der kürzeren Seite, die sich stromaufwärts in Vorwärtsströmungsrichtung befindet, zu einer anderen Seite in der Richtung mit der kürzeren Seite erstreckt, die sich stromabwärts in Vorwärtsströmungsrichtung befindet. Ein stromaufwärtiges Ende des Gehäusenutbereichs 213 öffnet sich so, dass es bis zur Seite der Basisteil-Anbringungsfläche hindurchgeführt wird, und sein stromabwärtiges Ende ist so ausgebildet, dass es bis zu einem Endteil auf der anderen Seite in Richtung der kürzeren Seite hindurchgeführt ist.
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Anschließend wird das Deckelteil 220 mit der Deckelteil-Anbringungsfläche des Gehäuseteils 211 zusammengefügt und verbunden, um dadurch einen geöffneten Abschnitt des Gehäusenutbereichs 213 abzudecken, so dass der zweite Durchlassteil 202B, der ein Teil des Sekundärluftdurchlasses 202 ist, und der Durchlassaustritt 204 gebildet werden.
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Das Deckelteil 220 besteht aus einem plattenförmigen Element durch Formen eines Kunststoffes oder anderer Materialien und hat eine Größe, die groß genug ist, um den geöffneten Abschnitt des Gehäusenutbereichs 213 abzudecken.
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Die Leiterplatte 205 ist elektrisch mit dem Durchsatzerfassungselement 201 verbunden, erhält vom Durchsatzerfassungselement 201 einen Eingang der Wärmestrahlungsmenge und gibt ein Signal entsprechend dem Luftdurchsatz aus. Auf der Leiterplatte 205 befinden sich verschiedene elektronische Schaltungsbauteile 206 und die Leiterverdrahtung (kein Bezugssymbol), das Durchsatzerfassungselement 201 ist ebenfalls mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte 205 verbunden, und das Durchsatzerfassungselement 201 ist im Sekundärluftdurchlass 202 freiliegend angeordnet.
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Das Basisteil 230 ist ein plattenförmiges, gespritztes Formteil aus einem Kunststoffmaterial und umfasst: ein flaches plattenförmiges Platinenbefestigungsteil 301, an dem die Leiterplatte 205 angeklebt und befestigt ist; und ein Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302, das einen ersten Durchlassteil 202A bildet, der Teil des Sekundärluftdurchlasses 202 ist.
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Das Platinenbefestigungsteil 301 hat eine Größe, die geeignet ist, das Öffnungsloch 212 des Gehäuseteils 211 zu verschließen, wenn das Platinenbefestigungsteil 301 an der Basisteil-Anbringungsfläche des Gehäuseteils 211 befestigt ist, wobei die Leiterplatte 205 zwischen dem Platinenbefestigungsteil 301 und dem Gehäuseteil 211 sandwichartig gefasst und aufgenommen ist.
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Im Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 ist ein Basisnutbereich 214 vorgesehen, und der Basisnutbereich 214 bildet in Zusammenwirken mit dem Gehäuseteil 211 den ersten Durchlassteil 202A, der Teil des Sekundärluftdurchlasses 202 ist, wenn das Basisteil 230 mit der Basisteil-Anbringungsfläche des Gehäuseteils 211 verbunden und zusammengefügt ist.
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Das Basisnutbereich 214 umfasst: einen Durchlassabschnitt 214a, der so vorgesehen ist, dass er sich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite in der Vorwärtsströmungsrichtung erstreckt; einen Durchlassabschnitt 214b, der zu dem Platinenbefestigungsteil 301 an einem Endteil des Durchlassabschnitts 214a hin gebogen ist; und einen Durchlassabschnitt 214c, der an einem Endteil des Durchlassabschnitts 214b gebogen ist und sich von der stromabwärtigen Seite zur stromaufwärtigen Seite in der Vorwärtsströmungsrichtung entlang des Durchlassabschnitts 214a erstreckt. Das Basisnutbereich 214 ist so ausgebildet, dass ein Endteil des Durchlassabschnitts 214c dem stromaufwärtigen Ende des Gehäusenutbereichs 213 gegenüberliegt und mit diesem in Verbindung steht, der so geöffnet ist, dass er durch das Gehäuseteil 211 hindurch verläuft.
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3A bis 5B sind Ansichten zum Beschreiben eines Faktors, der eine Verzugsverformung des Basisteils verursacht. Die 3A und 3B sind Ansichten, die jeweils nur einen Zustand veranschaulichen, in dem die Leiterplatte 205 auf dem Basisteil 230 montiert ist, 3A ist eine Ansicht, die das Basisteil 230 von seiner mit dem Gehäuseteil 211 verbundenen Oberfläche aus betrachtet darstellt, und 3B ist eine Querschnittsansicht von 3A entlang der Linie A-A. Die 4A und 4B sind Ansichten zum Beschreiben eines Unterschieds in der Abkühlzeit zwischen einem dünnen und einem dicken Teil, und die 5A und 5B sind Ansichten, die jeweils ein Beispiel für die Verzugsverformung darstellen, die am Basisteil auftritt. 4A und 5A sind Querschnittsansichten, die jeweils 3B entsprechen, und 4B und 5B sind vergrößerte Ansichten, die einen Hauptteil von 4A bzw. einen Hauptteil von 5A darstellen.
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Das Basisteil 230 ist ein Kunststoffbauteil, das das Platinenbefestigungsteil 301 und den Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 einstückig enthält und zum Beispiel durch Spritzgießen gebildet wird. Für den Fall, in dem der thermische Luftströmungsmesser 200 für einen Kraftfahrzeugmotor verwendet wird, ist es aufgrund der rauen Einsatzumgebung üblich, das Basisteil 230 durch Spritzgießen von Polybutylenterephthalat (PBT)-Kunststoff oder anderen Kunststoffen, die als technischer Kunststoff bezeichnet werden, zu bilden.
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Das Spritzgießen ist ein Verarbeitungsverfahren, bei dem ein Material des Kunststoffs bei einer Temperatur von 250°C oder höher aufgeschmolzen wird, durch Druckbeaufschlagung eingespritzt wird, um ein Formwerkzeug zu füllen, und somit geformt wird. Nach dem Formen lässt man das Material des Kunststoffs bis zu dessen Abkühlung stehen, und dann wird es als fertiges Kunststoffbauteil entnommen.
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Wenn eine Kunststoffdicke in einem flachen Abschnitt 401, der sich in einem flachen plattenförmigen Muster bei konstanter Plattendicke erstreckt, wie zum Beispiel das Platinenbefestigungsteil 301, größer ausgelegt wird, dann treten im Allgemeinen nach dem Formen leichte Unregelmäßigkeiten auf, die als Einsenkung bezeichnet werden. Dementsprechend wird der flache Abschnitt 401, wie oben beschrieben, in der Regel so geformt, dass er eine dünne Kunststoffdicke aufweist.
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Im Gegensatz dazu ist es beim Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 nötig, nicht nur den flachen Abschnitt 401 sondern auch eine vertikale Wand 402 zu bilden, die sich vertikal vom flachen Abschnitt 401 erhebt, womit die Form des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 kompliziert wird. Dementsprechend ist eine Kunststoffdicke des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 nicht konstant, und die Kunststoffdicke (t2) hiervon ist größer als die dünne Kunststoffdicke (t1) des flachen Abschnitts 401 (t2 > t1). Das heißt, wie in 4B dargestellt, dass ein dünnes Teil 411 und ein dickes Teil 412 mit unterschiedlichen Kunststoffdicken an einem Kunststoffbauteil (Basisteil) vorliegen.
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In 4B ist der leichteren Beschreibung halber ein Wandabschnitt senkrecht (vertikale Wand 402) zur Klebefläche der Leiterplatte 205 als das dicke Teil 412 dargestellt, wobei aber dieser Wandabschnitt nicht unbedingt dem dicken Teil 412 entspricht.
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Wie oben beschrieben, wird beim Spritzgießen der bei hoher Temperatur aufgeschmolzene Kunststoff in das Formwerkzeug eingespritzt und damit geformt, womit sich bei Vorhandensein eines Abschnitts mit unterschiedlicher Kunststoffschichtdicke ein Unterschied bezüglich der Zeit ergibt, bis die Kunststofftemperatur nach dem Formvorgang zurückgegangen ist. Das heißt, wie in 4B dargestellt, auch wenn die Kunststofftemperatur im dünnen Teil 411 abgekühlt ist, tritt im dicken Teil 412 das Phänomen auf, dass die Kunststofftemperatur an der Oberfläche des Kunststoffes zurückgegangen ist, aber in seinem Inneren nicht vollständig zurückgegangen ist, so dass ein Abschnitt 413 entsteht, in dem die Abkühlung verzögert ist.
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Tritt ein Zeitunterschied auf, bis die Kunststofftemperatur zwischen dem dünnen Teil 411 und dem dicken Teil 412 auf diese Weise zurückgegangen ist, bleibt auch bei vollständiger Abkühlung der Kunststofftemperatur eine Restspannung im Kunststoff zurück. Wenn eine solche Restspannung bestehen bleibt, kommt es zu einer Verformung der Gestalt des Basisteils 230, wie z.B. in 5A dargestellt ist, die als Verzug bezeichnet wird.
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In der Struktur, wie in 5A dargestellt, befindet sich beispielsweise die linke Seite des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 des Basisteils 230 in 5A in einem eingeschränkten Zustand 501, in dem eine Bewegung strukturell durch eine Kunststoffwand begrenzt ist, während die rechte Seite des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 in 5A in einem geöffneten Zustand 502 ist, in dem die Struktur durch den Basisnutbereich 214, der den Sekundärluftdurchlass 202 bildet, geöffnet wird.
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Aus diesem Grund wird durch einen Einfluss der Restspannung das Basisteil 230 auf der eingeschränkten Seite fixiert, und die Restspannung löst sich in der Richtung, in der sich das Basisteil 230 öffnet. Dementsprechend hat das Basisteil 230 eine Form, die auf der entspannten Seite geöffnet ist, und als Ergebnis eine Form, die zur eingeschränkten Seite hin geneigt ist (die linke Seite von 5A), wie in 5A dargestellt, so dass eine Verformung auftritt, die als Verzug bezeichnet wird.
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Tritt eine solche Verzugsverformung auf und variiert das Ausmaß des Verzugs für jedes Basisteil 230, treten Schwankungen in Bezug auf einen Strömungsdurchlassbereich des Sekundärluftdurchlasses 202 und einen Abstand zwischen einer Innenwand des Sekundärluftdurchlasses 202 und dem Durchsatzerfassungselement 201 auf, die sich auf die Messgenauigkeit des Durchsatzes auswirken können. Zusätzlich kann die Verzugsverformung des Basisteils 230 die Verbindung zum Gehäusekörper 211 und das Haftvermögen der Leiterplatte 205 beeinträchtigen. Dementsprechend ist es notwendig, die Verzugsverformung des Basisteils 230 zum Zeitpunkt der Formgebung so weit wie möglich zu minimieren.
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Die 6A, 6B und 6C sind Ansichten, die jeweils eine Ausführungsform des Basisteils darstellen, 6A ist eine Frontansicht, die das Basisteil von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtet darstellt, 6B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, und 6C ist eine Draufsicht.
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Das Basisteil 230 ist mit einer Rippe 231 als Verstärkungsstruktur zur Erhöhung der Festigkeit des Basisteils 230 versehen. Nach dem gleichen Formverfahren wie beim Basisteil 230 wird die Rippe 231 gleichzeitig mit dem Basisteil 230 unter Verwendung des gleichen Kunststoffmaterials und des Formwerkzeugs geformt.
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Die Leiterplatte 205 (dargestellt durch eine gestrichelte Linie), auf der das Durchsatzerfassungselement 201 angeordnet ist, und das Basisteil 230 sind miteinander verklebt und aneinander befestigt (ein Kleber ist nicht abgebildet), und die Rippe 231 ist so vorgesehen, dass ihre Rückseite der Klebefläche der Leiterplatte 205 zugewandt ist. Insbesondere ist die Rippe 231 so vorgesehen, dass sie von einer Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 auf einer dem Gehäuseteil 211 entgegengesetzten Seite vorsteht, und die Rippe 231 ist an einem Verbindungsabschnitt zwischen dem dünnen Platinenbefestigungsteil 301, an den die Leiterplatte 205 angeklebt ist, und dem dicken Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 angesetzt, in dem die Wandfläche des ersten Durchlassteils 202A ausgebildet ist, um die beiden Teile miteinander zu verbinden.
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In der vorliegenden Ausführung ist die Rippe 231 so ausgebildet, dass sie von der Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 an einer zentralen Stelle in der kürzeren Seitenrichtung des Basisteils 230 vorsteht und sich vom unteren Endteil bis zum vorderen Endteil des Platinenbefestigungsteils 301 erstreckt. Dementsprechend dient die Rippe 231 z.B. in dem Fall, in dem die Restspannung wirkt, die den Verzug verursacht, wie in 5A dargestellt, zur Abstützung der Struktur, wobei der Verzug des Basisteils 230 unterbunden werden kann.
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Die 7A, 7B, 7C und 7D sind Ansichten, die jeweils eine andere Ausführungsform des Basisteils darstellen, 7A ist eine Frontansicht, die das Basisteil von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche ausbetrachtet darstellt, 7B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, 7C ist eine Draufsicht und 7D ist eine Querschnittsansicht der 7A entlang der Linie B-B.
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Ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden Ausführung ist, dass eine Rippe 232 als Verstärkungsstruktur vorgesehen ist und sich die Rippe 232 vom Platinenbefestigungsteil 301 bis in den Nahbereich eines Durchsatzmessbereichs des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 erstreckt. Es ist darauf hinzuweisen, dass Bestandteile, die denen in der oben genannten Ausführungsform ähnlich sind, mit denselben Bezugssymbolen gekennzeichnet sind, um dadurch eine detaillierte Beschreibung entfallen zu lassen. Zusätzlich entfällt in den 7A bis 7D die Darstellung der Leiterplatte 205 und des Durchsatzerfassungselements 201.
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Wird das Durchsatzerfassungselement 201 des thermischen Luftströmungsmessers 200 in den Sekundärluftdurchlass 202 eingesetzt, muss ein stabiler Durchsatz eines zu messenden Fluids gemessen werden. Bei einem allgemeinen für diesen Zweck übernommenen Verfahren wird der schmalste Abschnitt, bei dem eine Querschnittsfläche innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 am schmalsten ist, als Durchsatzmessbereich verwendet, und das Durchsatzerfassungselement 201 wird in den Durchsatzmessbereich eingesetzt. Ein Beispiel für das allgemein angewandte Verfahren ist das Bereitstellen eines verschmälerten Teils 215 innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202, um dadurch die Strömung vorübergehend einzuengen.
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Die Ausführungsform, in der der verschmälerte Teil 215 innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 vorgesehen ist, ist in den 7A bis 7D dargestellt. Wie in 7D gezeigt ist, hat der verschmälerte Teil 215 eine konvexe Form, die innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 an einer im Wesentlichen mittigen Position des Durchlassabschnitts 214c des Basisnutbereichs 214 vorsteht und den Strömungsquerschnitt des Sekundärluftdurchlasses 202 in Breitenrichtung verengt.
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Dementsprechend hat ein äußerer Wandabschnitt des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302, der einer Rückfläche des verschmälerten Teils 215 entspricht, eine konkave Form. Die vorliegende Ausführungsform nimmt eine Struktur an, bei der sich die Rippe 232 bis zum äußeren Wandabschnitt erstreckt. Bei diesem Aufbau verläuft eine durchgehende Rippe 232 vom Platinenbefestigungsteil 301 bis in die Nähe des Durchsatzmessbereichs. Damit ist es möglich, eine Stabilisierung des zu messenden Fluids innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 sowie eine weitere Festigkeitssteigerung des Basisteils 230 zu erreichen.
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Da sich die Rippe 232 bis in die Nähe des Durchsatzmessbereichs erstreckt, können durch den oben genannten Aufbau Schwankungen in der Durchsatzmessgenauigkeit unterbunden werden. Maßänderungen, wie etwa bei der Querschnittsfläche des Durchsatzmessbereichs innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 und beim Abstand zwischen der Strömungsdurchlasswand und dem Durchsatzerfassungselement 201 wirken sich schnell auf die Durchsatzmessgenauigkeit aus. Es ist bevorzugt, dass das Durchsatzerfassungselement 201 den Luftstrom in einem stabilen Zustand misst und somit das Durchsatzerfassungselement 201 an eine Stelle mit der engsten Querschnittsfläche innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 gesetzt wird. Die Querschnittsfläche in der Nähe des Durchlasseingangs 203 und des Durchlassaustritts 204 des Sekundärluftdurchlasses 202 ist größer als die des Durchsatzmessbereichs, so dass auch bei einer Maßänderung von ±0,1 mm eine Änderung der Durchlassquerschnittsfläche gering ist. Im Gegensatz dazu ist selbst bei einer gleichen Maßänderung von ±0,1 mm eine Änderung der Querschnittsfläche des Durchsatzmessbereichs, bei dem die Durchlassquerschnittsfläche am schmalsten ist, im Vergleich mit denen des Durchlasseingangs 203 und dergleichen des Sekundärluftdurchlasses 202 relativ groß, so dass ein Durchsatzmessfehler entsprechend größer wird. Wird der Vektor der Strömung im Durchsatzmessbereich durch den Einfluss eines Verzugs verändert, führt dies natürlich direkt zu einem Durchsatzmessfehler, so dass die Durchsatzmessgenauigkeit durch Reduzierung einer solchen Maßänderung nahe dem Durchsatzerfassungselement 201 erhöht werden kann. Beim thermischen Luftströmungsmesser 200 der vorliegenden Erfindung ist die Steifigkeit des Durchsatzmessbereichs hoch, da sich die Rippe 232 bis in die Nähe des Durchsatzmessbereichs innerhalb des Sekundärluftdurchlasses 202 erstreckt, und eine Änderung in Form und Abmessungen des Durchsatzmessbereichs kann reduziert werden, so dass die Schwankungen der Durchsatzmessgenauigkeit unterdrückt werden können.
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Die 8A, 8B, 8C und 8D sind Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Basisteils darstellen; 8A ist eine Frontansicht, die das Basisteil von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtet darstellt, 8B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, 8C ist eine Draufsicht und 8D ist eine Querschnittsansicht der 8A entlang der Linie C-C.
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Ein charakteristisches Merkmal für die vorliegende Ausführungsform ist, dass eine Rippe 233 mit einem Aushöhlungsbereich 234 versehen ist, um die Kunststoffdicke des Basisteils 230 gleichmäßig zu machen, und die Aushöhlungsbereiche 234 an mehreren Stellen vorgesehen sind. In den 8A bis 8D sind die Aushöhlungsbereiche 234 an insgesamt sechs Stellen vorgesehen, d.h. fünf Stellen im Platinenbefestigungsteil 301 und eine Stelle im Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302, wobei die Anzahl der Aushöhlungsbereiche 234 aber nicht ausdrücklich begrenzt ist.
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In ähnlicher Weise zur Rippe 232 aus 7 ist die Rippe 233 so geformt, dass sie bis zur Rückseite des verengten Teils 215 reicht. Da das Basisteil 230 mit dem Aushöhlungsbereich 234 versehen ist, wird ein durch die Rippe 233 gebildeter dicker Teil entfernt, wird die Kunststoffdicke des gesamten Basisteils 230 ausgeglichen, wird ein Zeitunterschied bis zur Abkühlung des Kunststoffes von hoher Temperatur eliminiert und kann die Maßhaltigkeit gesichert werden.
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Der so an der Rippe 233 vorgesehene Aushöhlungsbereich 234 dient somit noch vorteilhafter zur Erhöhung der Maßhaltigkeit des Basisteils 230.
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Die dem Basisteil 230 zugeordnete Rippe 233 dient zur Erhöhung der Festigkeit des Basisteils 230, bildet aber teilweise ein dickes Teil auf dem Basisteil 230. Das dicke Teil verursacht einen Unterschied in der Abkühlzeit zwischen dem dicken und dem dünnen Teil, bis der Kunststoff nach dem Formen von hoher Temperatur abkühlen kann, und es kann zu Verformungen im Basisteil 230 kommen.
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Ähnlich wie beim Verzug ist eine solche Verformung ein Faktor für die Verschlechterung der Maßhaltigkeit des Basisteils 230. Dementsprechend wird in der vorliegenden Ausführung, da die Rippe 233 mit dem Aushöhlungsbereich 234 versehen ist, das dicke Teil vom Basisteil 230 entfernt, wird eine Zeitdifferenz bis zur Abkühlung des Kunststoffes von hoher Temperatur eliminiert und kann die Maßhaltigkeit gesichert werden.
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Die 9A, 9B und 9C sind Ansichten, die jeweils eine weitere Ausführungsform des Basisteils darstellen; 9A ist eine Frontansicht, die das Basisteil von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtet darstellt, 9B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, und 9C ist eine Draufsicht.
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Ein charakteristisches Merkmal für die vorliegende Ausführung ist, dass die Rippen 233 und die Aushöhlungsbereich 234, wie in 8 dargestellt, über die gesamte Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 hinweg vorgesehen sind. In der in der vorliegenden Ausführung beschriebenen Struktur sind die mehreren Rippen 233 und die mehreren Aushöhlungsbereiche 234 nur an der Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 vorgesehen, wobei die Rippen 233 und die Aushöhlungsbereiche 234 in ähnlicher Weise jedoch auch auf einer Außenfläche des Sekundärdurchlass-Bildungsteils angeordnet sein können.
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Insbesondere in der vorliegenden Ausführung sind die Rippen 233 in einem Gittermuster angeordnet, wodurch die Maßhaltigkeit des Basisteils 230 weiter verbessert werden kann. Wie oben in der anderen Ausführung beschrieben, hat zum Beispiel auch die gleiche Maßänderung von ±0,1 mm einen großen Einfluss auf den Durchsatzmessbereich und einen kleinen Einfluss auf den Durchlasseingang 203 und den Durchlassaustritt 204 des Sekundärluftdurchlasses 202.
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Ist eine Maßänderung jedoch auch am Durchlasseingang 203 und am Durchlassaustritt 204 klein, auf den der Einfluss gering ist, so wird die Messgenauigkeit des Durchsatzes weiter erhöht. Entsprechend sind, wie in den 9A bis 9C dargestellt, die Rippen 233 im Gittermuster vorgesehen und die Maßhaltigkeit des gesamten Basisteils 230 ist erhöht, wodurch die Durchsatzmessgenauigkeit des thermischen Luftströmungsmessers 200 weiter erhöht werden kann.
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Die 10A, 10B und 10C sind Ansichten, die jeweils noch eine weitere Ausführungsform des Basisteils 230 darstellen, 10A ist eine Frontansicht, die das Basisteil von seiner mit dem Gehäuseteil verbundenen Oberfläche aus betrachtet darstellt, 10B ist eine Seitenansicht, die von der stromaufwärtigen Seite in Vorwärtsströmungsrichtung betrachtet wird, und 10C ist eine Draufsicht.
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Ein charakteristisches Merkmal für die vorliegende Ausführung ist, dass an dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Platinenbefestigungsteil 301 und dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 des Basisteils 230 eine als Verstärkungsstruktur dienende Rippe 235 teilweise vorgesehen ist. Die Rippe 235 ist so vorgesehen, dass sie zwischen der Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 und einer vertikalen Fläche des Sekundärdurchlass-Bildungsteils 302 sitzt, die an einem Endteil des Platinenbefestigungsteils 301 absteht, und die Rippe 235 hat eine rechtwinklige Dreiecksform, die so geneigt ist, dass sie sich allmählich dem Sekundärdurchlass-Bildungsteil 302 nähert, zu einer Seite hin, die weiter von der Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 entfernt ist. Dann sind mehrere der Rippen 235 in einem vorbestimmten Abstand in der kürzeren Seitenrichtung des Basisteils 230 entsprechend der Vorwärtsströmungsrichtung vorgesehen, und in der vorliegenden Ausführungsform sind die Rippen 235 an insgesamt drei Stellen vorgesehen.
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Auch wenn die Rippe 235 einen so einfachen Aufbau hat, kann eine ausreichende Wirkung zur Unterdrückung der Verzugsverformung des Basisteils 230 erzielt werden. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der Rippen 235 drei, ist aber nicht darauf beschränkt, solange die Wirkung erzielt werden kann, und daher kann die Anzahl der Rippen erhöht oder verringert werden.
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12 ist eine Darstellung einer Ausführungsform, in der die vorliegende Erfindung auf einen Verbrennungsmotor mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung angewendet wird. Die Ansaugluft 61, die von einem Luftfilter 54 angesaugt wird, strömt durch das Ansaugrohr-Bildungsteil 251 des thermischen Luftströmungsmessers 200, einen Ansaugkanal 55, ein Drosselklappengehäuse 58 und einen Ansaugkrümmer 59 mit einer Einspritzvorrichtung 60, der Kraftstoff zugeführt wird, und dann wird die Ansaugluft 61 in einen Motorzylinder 62 geleitet. Das im Motorzylinder 62 erzeugte Abgas 63 wird dagegen über einen Abgaskrümmer 64 abgeführt.
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Eine Steuereinheit 66 empfängt folgende Eingänge: ein Luftdurchsatzsignal und ein Drucksignal, die von der Leiterplatte 205 des thermischen Luftströmungsmessers 200 ausgegeben werden; ein Ansauglufttemperatursignal, das von einem Temperatursensor ausgegeben wird; ein Drosselklappenventilwinkelsignal, das von einem Drosselklappenwinkelsensor 57 ausgegeben wird; ein Sauerstoffkonzentrationssignal, das von einem Sauerstoffkonzentrationsmesser 65 ausgegeben wird, der am Abgaskrümmer 64 vorgesehen ist; ein Motordrehzahlsignal, das von einem Drehzahlmesser 61 ausgegeben wird; und andere Signale. Die Steuereinheit 66 führt eine sequentielle arithmetische Verarbeitung dieser Signale durch, um so eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge und einen optimalen Öffnungsgrad eines Leerlaufluftregelventils zu erhalten, und steuert die Einspritzvorrichtung 60 und das Leerlaufluftregelventil anhand der ermittelten Werte.
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Bei dem thermischen Luftströmungsmesser 200 gemäß der vorliegenden Erfindung wird das plattenförmige Basisteil 230 durch Formen eines Kunststoffmaterials gebildet, und eine oder mehrere Rippen 231, die unter Verwendung des gleichen Kunststoffmaterials wie dasjenige des Basisteils 230 einstückig ausgebildet sind, sind auf der Außenfläche des Platinenbefestigungsteils 301 vorgesehen, an der die Leiterplatte 205 angeklebt und befestigt ist, so dass die Festigkeit des Basisteils 230 erhöht wird. Selbst wenn sowohl das dünne Teil 411 als auch das dicke Teil 412 in dem aus einer einzigen Komponente gebildeten Basisteil 230 vorhanden sind und die thermische Kontraktion zum Zeitpunkt der Formgebung ungleichmäßig ist, kann verhindert werden, dass eine Verzugsverformung des Basisteils 230 an einer Grenze zwischen dem dicken Teil 412 und dem dünnen Teil 411 auftritt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben in den Ausführungsformen beschriebenen Strukturen beschränkt und kann daher in einem Bereich vielfältig verändert werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht. Als Durchsatzerfassungselement
201 kann zum Beispiel ein Element verwendet werden, das gleichzeitig einen Ansaugluftdurchsatz und eine Luftströmungsrichtung messen kann. In erster Linie muss ein thermischer Luftströmungsmesser mit der Funktion, nur einen Durchsatz in einer einzigen Richtung zu messen, nicht die komplizierte Sekundärluftdurchlassstruktur haben, und zum Beispiel erfüllt auch die Sekundärluftdurchlassstruktur, wie sie im
JP-Patent Nr. 3523022 beschrieben ist, eine Funktion als Sekundärluftdurchlass. Bei dem thermischen Luftströmungsmesser, der den Ansaugluftdurchsatz misst und gleichzeitig auch die Luftströmungsrichtung misst, sind die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung vorteilhafter.
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Gegenwärtig ziehen Umweltthemen wie die globale Erwärmung die Aufmerksamkeit auf sich. Die genaue Messung des Ansaugluftdurchsatzes führt zu einer optimalen Kraftstoffregelung eines Fahrzeugs, was nicht nur die Reinigung des Abgases, sondern auch die Realisierung eines reduzierten Kraftstoffverbrauchs als Gegenmaßnahmen zu den durch die globale Erwärmung verkörperten Umweltproblemen ermöglicht. Dadurch ist es möglich, fossile Brennstoffe bestmöglich zu nutzen, deren Reserven als begrenzt gelten. Mit einem Verbrennungsmotor, bei dem der thermische Luftströmungsmesser gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann ein Durchsatz mit hoher Messgenauigkeit erreicht und eine optimale Kraftstoffregelung durchgeführt werden.
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Merkmale, Bauteile und spezifische Details der Strukturen der oben beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder zu weiteren, für die jeweilige Anwendung optimierten Ausführungsformen kombiniert werden. Soweit diese Änderungen für einen Fachmann leicht erkennbar sind, sollen sie um der Kürze der vorliegenden Beschreibung willen implizit durch die obige Beschreibung offenbart sein, ohne ausdrücklich jede mögliche Kombination anzugeben.
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Bezugszeichenliste
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51 ... Ansauglufttemperatursensor, 54 ... Luftfilter, 55 ... Kanal, 56 ... Leerlaufluftregelventil, 57 ... Drosselklappenwinkelsensor, 58 ... Drosselklappengehäuse, 59 ... Ansaugkrümmer, 60 ... Einspritzvorrichtung, 61 ... Drehzahlmesser, 62 ... Motorzylinder, 63 ... Gas, 64 ... Abgaskrümmer, 65 ... Sauerstoffkonzentrationsmesser, 66 ... Steuereinheit, 67 ... Ansaugluft, 200 ... thermischer Luftströmungsmesser, 201 ...Durchsatzerfassungselement, 202 ... Sekundärluftdurchlass, 203 ... Durchlasseingang, 204 ... Durchlassaustritt, 205 ... Leiterplatte, 206 ... elektronisches Schaltungsbauteil, 207 ... Aluminiumdraht, 208 ... Steckeränschluss, 209 ... Befestigungsschraube, 210 ... Luftstrom im Sekundärluftdurchlass, 211 ... Gehäuseteil, 220 ... Deckelteil, 230 ... Kunststoffbasisteil, 231 ... Rippe, 233 ... Rippe, 234 ... Aushöhlungsbereich, 235 ... Rippe, 250 ... Primärluftdurchlass, 251 ... Ansaugrohr-Bildungsteil, 252 ... Vorwärtsstrom im Primärluftdurchlass, 253 ... Rückwärtsströmung im Primärluftdurchlass.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 3523022 [0003, 0007, 0092]
