DE3855131T2

DE3855131T2 - Thermisches Luftströmungsmessgerät

Info

Publication number: DE3855131T2
Application number: DE3855131T
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Maeda; Tadao Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1988-10-06
Publication date: 1996-11-28
Anticipated expiration: 2008-10-07
Also published as: US4911009A; JPH073352B2; DE3855131D1; EP0323694A3; EP0323694B1; JPH0197817A; KR890007060A; EP0323694A2; KR960015064B1

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzdraht- Luftströmungsmeßgerät und im besonderen ein Luftströmungsmeßgerät, das sich zum Messen der einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftströmung eignet und das mit ausgezeichneter Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit arbeitet.

Beschreibung des Stands der Technik

In der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung JP-A-58- 6414 ist zum Beispiel ein Hitzdraht-Strömungsmeßgerät offenbart. Bei diesem dem Stand der Technik entsprechenden Hitzdraht-Strömungsmeßgerät sind Durchgangskondensatoren an Zuleitungsöffnungen eines elektrisch leitfähigen Schutzgehäuses angebracht, das einen Steuerkreis aufweist, der einen Durchflußsensor steuert, und wobei sich Stromversorgungs- und Signalausgangsleiter, die mit dem Steuerkreis verbunden sind, durch die entsprechenden Durchgangskondensatoren in das Schutzgehäuse erstrecken, um unterstützend dabei zu wirken, es zu vermeiden, daß der Steuerkreis durch externes Rauschen gestört wird.
In dem vorstehend beschriebenen, dem Stand der Technik entsprechenden Luftströmungsmeßgerät, sind die Stromversorgungs- und Signalausgangsleiter, die mit dem Steuerkreis verbunden sind, der den Durchflußsensor steuert, durch die Kondensatoren elektrisch in einem Wechseistrommodus mit dem Schutzgehäuse verbunden. Jedoch bezieht sich das dem Stand der Technik entsprechende Strömungsmeßgerät nicht auf die elektrische Verbindung des leitfähigen Schutzgehäuses mit einem Strömungsmeßgerätegehäuse, in dem das Schutzgehäuse angebracht ist, und wobei das Schutzgehäuse nur durch einen Klebstoff an dem Strömungsmeßgerätegehäuse befestigt ist. Aus diesem Grund konnte das Schutzgehäuse nicht immer an der genauen Position an dem Strömungsmeßgerätegehäuse angebracht werden, und da ersteres nicht mit letzterem elektrisch verbunden war, war die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit des Strömungsmeßgerätes verhältnismäßig gering.

Zusamenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein thermisches Luftströmungsmeßgerät mit:
einem Steuerkreis, der einen an einem Tragelement angebrachten Wärmesensor steuert, wobei sich dieser in einem Ansaugluftdurchgang befindet, durch den zu messende Luft strömt, und mit einem auf der Schaltplatte gestalteten Schaltmuster;
einem Schutzgehäuse mit einer Bodenwand, an der die Schaltplatte angebracht ist, und mit Seitenwänden, die mit der Bodenwand verbunden sind;
mindestens einem Durchgangskondensator, der an einer der Seitenwände befestigt ist; und
mindestens einem Leiter, dessen eines Ende mit einem Anschluß des Steuerkreises verbunden ist, wobei sich der Leiter durch den Durchgangskondensator bis außerhalb des Schutzgehäuses erstreckt, um mit einem externen elektrischen Kabelbaum verbunden werden zu können, so daß der Leiter über den Durchgangskondensator in einem Wechselstrommodus elektrisch mit dem Schutzgehäuse verbunden ist, wobei der Kondensator mit einem Durchkontaktierungsloch ausgebildet ist, durch das sich der Leiter von außerhalb des Schutzgehäuses ins Innere des Gehäuses erstreckt, so daß der genannte Leiter in dem Wechselstrommodus durch den Kondensator elektrisch mit dem Schutzgehäuse verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, daß:
das Schutzgehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff besteht und an einer Metallbasis eines Metallgehäuses angebracht sowie mit der Metallbasis verbunden ist, und zwar an einem Abschnitt innerhalb eines Bereichs auf der Bodenwand des Schutzgehäuses unterhalb des Durchgangskondensators und außerhalb eines Raums, der dem Schaltmuster des Steuerkreises entspricht.
Die vorliegende Erfindung sieht ein thermisches Luftströmungsmeßgerät vor, in dem Durchgangskondensatoren, durch die Leiter einen Steuerkreis mit einem positiven Anschluß und mit einem negativen Anschluß einer Stromversorgungseinheit verbinden, und durch die sich eine Ausgangssignalleitung erstreckt, an einer vorbestimmten Position elektrisch mit einem Strömungsmeßgerätegehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material verbunden sind, um die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit des Luftströmungsmeßgerätes zu verbessern.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Leiter und die Ausgangssignalleitungen in einem Wechselstrommodus durch die Durchgangskondensatoren elektrisch mit einem Schutzgehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material verbunden, das den Steuerkreis aufweist, und wobei das Schutzgehäuse in einem bestimmten Bereich, der wie folgt bestimmt wird, in elektrischen Kontakt mit dem leitfähigen Strömungsmeßgerätegehäuse gebracht wird. Das heißt, eine mit einem Schaltmuster ausgebildete Schaltplatte, die den Steuerkreis bildet, ist an einer Bodenwand des Schutzgehäuses angebracht, und die Durchgangskondensatoren sind an einer der Seitenwände des mit der Bodenwand verbundenen Schutzgehäuses angebracht. Der bestimmte Bereich wird innerhalb einer Fläche auf der Bodenwand ausgewählt, die der Fläche zwischen einer Kante des Schaltmusters, die der einen Seitenwand am nächsten ist, und einer Kante der Bodenwand, die mit der einen Seitenwand unter den Durchgangskondensatoren verbunden ist, entspricht.
In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen thermischen Luftströmungsgerätes sind Signalanschlüsse, die mit einem externen Kabelbaum verbunden sind, um einem Steuerkreis zugeführten Strom zu empfangen und um ein Ausgangssignal des Steuerkreises zu übertragen, durch elektrisch leitfähige Elemente bzw. Drähte, die sich durch zugeordnete Durchgangskondensatoren erstrecken, die an einem Schutzgehäuse eines elektrisch leitfähigen Materials angebracht sind, mit dem Steuerkreis verbunden. Die Drähte sind in einem Wechselstrommodus durch die Kondensatoren mit dem Schutzgehäuse verbunden, wobei an einer Bodenwand des Gehäuses eine Schaltplatte mit einem Schaltmuster angebracht ist, das den Steuerkreis darstellt. Das Schutzgehäuse wird gemäß vorstehender Beschreibung in einem ausgewählten Bereich in elektrischen Kontakt mit einem Strömungsmeßgerätegehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material gebracht. Durch diese Anordnung kann von einem externen Kabelbaum unter dem Einfluß von Funkwellen erzeugtes elektrisches Rauschen durch die Durchgangskondensatoren mit dem Strömungsmeßgerätegehäuse oder mit einem Ansaugluftgehäuse, das einen Ansaugluftdurchgang bildet, geerdet werden, bevor das elektrische Rauschen zu dem Steuerkreis des Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerätes übertragen wird. Somit kann der Steuerkreis gegen den nachteiligen Effekt von Funkwellen abgeschirmt werden, wobei die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit des Luftströmungsmeßgerätes verbessert werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht- Luftströmungsmeßgerätes, wenn sich dessen Sensor in einem Nebenluftdurchgang befindet;
Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht, wobei sich der Sensor in dem Hauptluftdurchgang befindet;
die Figuren 3 und 4 eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht der Teile, die den Steuerkreis des Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerätes aus Figur 1 umfassen;
die Figuren 5 bis 9 schematische Schnittansichten verschiedener Arten der Erdung des Schutzgehäuses an der Basis des Strömungsmeßgerätegehäuses;
Figur 10 einen Graphen, der die Ergebnisse des Dauerfestigkeitstests der elektromagnetischen Störfreiheit des Luftströmungsgeschwindigkeitssensors darstellt; und
die Figuren 11 und 12 eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht eines im Versuch hergestellten Modells des erfindungsgemäßen Lufströmungsmeßgerätes.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Hitzdraht- Luftströmungsmeßgerätes, das zum Mesen der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine gestaltet ist.
In bezug auf Figur 1 umfaßt das Luftströmungsmeßgerät einen Hitzdraht 1, der durch das Wickeln eines Platinfadens um eine Aluminiumoxidspule und den Überzug einer Obeflächenabdeckung eines Glaswerkstoffs erzeugt wird. Dieser Hitzdraht 1 ist an freiliegende Abschnitte eines Paares von Tragstiften 9 geschweißt, die in ein Tragelement 8 eines elektrischen Isolators eingeführt sind, der eine Basis 4 eines Strömungsmeßgerätegehäuses aus einem elektrisch leitfähigen Material stützt. Ein kalter Draht 2 eines elektrischen Widerstands, der dem Hitzdraht 1 entspricht, ist für einen Temperaturausgleich der Ansaugluft vorgesehen, und wobei der Draht ebenso an die freiliegenden Abschnitte der in das Tragelement 8 eingeführten Tragstifte 9 geschweißt ist. Die Tragstifte 9 sind über Drähte 6 aus Aluminium elektrisch mit einem Steuerkreis 11 verbunden. Der Steuerkreis 11 ist durch einen Klebstoff an einem Schutzgehäuse 12 aus einem elektrisch leitfähigen Material angebracht, und wobei das Schutzgehäuse 12 ebenfalls durch einen Klebstoff an der Basis 4 des Strömungsmeßgerätegehäuses befestigt ist. Ein an der Basis 4 gegossenes Gußgehäuse 3 bedeckt das Schutzgehäuse 12 und die zugehörigen Teile.
Das Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerät, das den Steuerkreis 11 und den Hitzdraht 1 sowie den Kaltdraht 2, die an die Tragstifte 9 geschweißt sind, umfaßt, ist an einem Luftansauggehäuse 10 angebracht, in dem ein Nebenluftdurchgang 21 und ein Hauptluftdurchgang 22 ausgebildet sind. Wenn das Luftströmungsmeßgerät an dem Ansaugluftgehäuse 10 angebracht ist, befinden sich der Hitzdraht 1 und der Kaltdraht 2 in dem Nebenluftdurchgang 21. Der Steuerkreis 11 führt dem Hitzdraht 1 Strom zu, um den Hitzdraht 1 zu erwärmen, so daß der Temperaturunterschied des Hitzdrahts 1 und der Ansaugluftströmung 5 ungeachtet der Höhe der Ansaugluftströmung 5 konstant gehalten werden kann, während die Temperaturschwankung der Ansaugluftströmung 5 erfaßt und unter Verwendung des Kaltdrahts 2 ausgeglichen wird. Wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit durch den Nebenluftdurchgang 21 hoch ist, wird dem Hitzdraht 1 ein starker Strom zugeführt, und wenn die Luftströmungsgeschwindigkeit gering ist, wird dem Hitzdraht 1 ein geringer Strom zugeführt, so daß der Temperaturunterschied konstant gehalten werden kann. Das Verhältnis zwischen dem Wert des dem Hitzdraht 1 zugeführten Stroms und der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluftströmung 5 ist durch eine monoton ansteigende Funktion ausgedrückt. Folglich kann die Strömungsgeschwindigkeit des Ansaugluftstroms 5 durch Erfassen des dem Hitzdraht 1 zugeführten Stroms erfaßt werden.
Figur 2 zeigt eine Anordnung, in der das in bezug auf Figur 1 beschriebene Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerät an dem Ansaugluftgehäuse 10 mit einem einzigen Luftdurchgang angebracht ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht des in bezug auf die Figur 1 beschriebenen Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerätes.
In bezug auf die Figuren 3 und 4 sind die mit einem externen Kabelbaum verbindbaren Signalanschlüsse 13 mit der Stromleitung 26, der Erdverbindungsleitung 27 und der Signalleitung 28 des Steuerkreises 11 durch entsprechende Drähte 14 aus einem elektrisch leitfähigen Material verbunden, wobei sich die Drähte 14 durch entsprechende Durchgangskondensatoren 15 erstrecken, die elektrisch mit dem Schutzgehäuse 12 verbunden sind. In einem bestimmten Bereich 23, der wie folgt bestimmt ist, ist das Schutzgehäuse 12 ferner elektrisch mit der Basis 4 verbunden. Das heißt, eine mit einem Schaltmuster ausgebildete Schaltplatte 11, die den Steuerkreis bildet, ist an einer Bodenwand des Schutzgehäuses angebracht, und die Durchgangskondensatoren 15 sind an einer der Seitenwände des mit der Bodenwand verbundenen Schutzgehäuses 12 angebracht. Der bestimmte Bereich 23 wird innerhalb einer Fläche auf der Bodenwand ausgewählt, die der Fläche zwischen einer Kante des Schaltmusters, die der einen Seitenwand am nächsten ist, und einer Kante der Bodenwand, die mit der einen Seitenwand verbunden ist, entspricht.
Figur 10 zeigt einen Graphen, der die Ergebnisse des Dauerfestigkeitstests der elektromagnetischen Störfreiheit eines im Versuch hergestellten Modells des erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerätes zeigt. Die Figuren 11 und 12 zeigen eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht des im Versuch hergestellten Luftströmungsmeßgerätes. Die in der Figur 10 dargestellte Leistungskurve a zeigt die Ergebnisse des Dauerfestigkeitstests der elektromagnetischen Störfreiheit, wenn das Schutzgehäuse 12 und die Basis 4 vollständig voneinander elektrisch isoliert sind. Die in der Figur 10 dargestellte Leistungskurve b zeigt die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit, wenn eine sich im Preßsitz in der Basis 4 befindende Schale 24 an einem Punkt 25 an das Schutzgehäuse 12 geschweißt ist, und wenn sich das Schutzgehäuse 12 im teilweisen Preßsitz auf einem von der Basis 4 aufrecht vorstehenden Stift 17 befindet, so daß außerhalb der an dem Schutzgehäuse 12 angebrachten Reihe von Durchgangskondensatoren 15 zwei beabstandete elektrische Verbindungspunkte vorgesehen sind, und ferner wenn das Schutzgehäuse 12 in einem Bereich 26, der gemäß der Darstellung in den Figuren 11 und 12 unmittelbar unter dem Steuerkreis 11 liegt, von der Basis 4 lokal elektrisch isoliert ist. Ferner zeigt die Leistungskurve c aus Figur 10 die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit, wenn sich das Schutzgehäuse 12 und die Basis 4 vollständig miteinander in Kontakt befinden. Aus Figur 10 wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung eine Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit vorsehen kann, die der Störfreiheit entspricht, wenn sich das Schutzgehäuse 12 und die Basis 4 vollständig im elektrischen Kontakt miteinander befinden.
Die Figuren 5 bis 9 zeigen verschiedene Erdungsarten des Schutzgehäuses 12 an der Basis 4. In Figur 5 ist dargestellt, daß das Schutzgehäuse 12 und die Basis 4 durch eine Schraube 16 aus einem elektrisch leitfähigem Material miteinander verbunden sind. In Figur 6 ist dargestellt, daß sich der Stift 17 aus einem elektrisch leitfähigen Material im Preßsitz in der Basis 4 befindet, und daß das Schutzgehäuse 12 vorher mit einem zusammenpassenden Loch versehen war, um einen Preßsitz an dem Stift 17 vorzusehen. Figur 7 zeigt, daß das Schutzgehäuse 12 nach der Herstellung des Preßsitzes eines Stifts 18 aus einem elektrisch leitfähigen Material in der Basis 4 durch Stemmen des Stiftkopfes 18 elektrisch mit der Basis 4 verbunden ist. Figur 8 zeigt, daß ein Vorsprung 19 zum Beispiel durch eine Presse als Teil der Basis 4 ausgebildet ist, und wobei sich das Schutzgehäuse 12 im Preßsitz auf diesem Vorsprung 19 befindet. Figur 9 zeigt, daß das Schutzgehäuse 12 und die Basis 4 durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff 20 elektrisch miteinander verbunden sind.
Bei dem vorstehenden beschriebenen Hitzdraht- Luftströmungsmeßgerät spezifiziert die vorliegende Erfindung den Bereich, in dem das Schutzgehäuse 12, das den Steuerkreis 11 umschließt, elektrisch mit der Basis 4 des Strömungsmeßgerätegehäuses verbunden ist. Genauer sind die mit dem externen Kabelbaum verbundenen Signalanschlüsse 13 über die Drähte 14 mit dem Steuerkreis 11 verbunden, wobei sich die Drähte durch die Durchgangskondensatoren 15 erstrecken, die elektrisch mit dem Schutzgehäuse 12 verbunden sind, das den Steuerkreis 11 aufweist. Ferner wird das Schutzgehäuse 12 in einem Bereich der Fläche 23, die fast unmittelbar unter den Durchgangskondensatoren 15 liegt, und die sich außerhalb der auf die Schaltplatte gedruckten Leiter befindet, auf der der Steuerkreis 11 vorgesehen ist, in elektrischen Kontakt mit der Basis 4 des Strömungsmeßgerätegehäuses gebracht. Somit kann das Luftströmungsmeßgerät gegen externes elektrisches Rauschen abgeschirmt werden, und die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit kann stark verbessert werden, und zwar unabhängig von den Faktoren, zu denen die Dicke der Klebstoffschicht gehört, die das Schutzgehäuse 12 an der Basis 4 des Strömungsmeßgerätegehäuses befestigt.
Wenn die Verbindungsart des Schutzgehäuses 12 an der Basis 4 gemäß der Darstellung in einer der Figuren 5 bis 8 auf eine Mehrzahl von beabstandeten Punkten angewandt wird, kann das Schutzgehäuse 12 auf einfache Weise genau im Verhältnis zu der Basis 4 positioniert werden, wobei die Herstellungsgenauigkeit stark verbessert werden kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die vorliegende Erfindung ein Hitzdraht-Luftströmungsmeßgerät vorsieht, in dem ein Schutzgehäuse, in dem sich in Steuerkreis befindet, elektrisch mit einer Basis eines Strömungsmeßgerätegehäuses verbunden ist, und zwar in einem Bereich einer Fläche, die nahezu unmittelbar unter den Durchgangskondensatoren liegt, die an dem Schutzgehäuse angebracht ist, und die sich außerhalb der auf der Schaltplatte gedruckten Leiter befindet, auf der der Steuerkreis ausgebildet ist. Somit kann die Dauerfestigkeit der elektromagnetischen Störfreiheit des Luftströmungsmeßgerätes stark verbessert werden, ohne daß dabei die Dicke der zur Befestigung des Schutzgehäuses an der Basis verwendeten Klebstoffschicht berücksichtigt wird.

Claims

1. Thermisches Luftströmungsmeßgerät mit:

einem Steuerkreis (11), der einen an einem Tragelement (8) angebrachten Wärmesensor (1) steuert, wobei sich dieser in einem Ansaugluftdurchgang (21) befindet, durch den zu messende Luft strömt, und mit einem auf der Schaltplatte gestalteten Schaltmuster;

einem Schutzgehäuse (12) mit einer Bodenwand, an der die Schaltplatte angebracht ist, und mit Seitenwänden, die mit der Bodenwand verbunden sind;

mindestens einem Durchgangskondensator (15), der an einer der Seitenwände befestigt ist; und

mindestens einem Leiter (14), dessen eines Ende mit einem Anschluß des Steuerkreises (11) verbunden ist, wobei sich der Leiter durch den Durchgangskondensator bis außerhalb des Schutzgehäuses (12) erstreckt, um mit einem externen elektrischen Kabelbaum verbunden werden zu können, so daß der Leiter über den Durchgangskondensator in einem Wechselstrommodus elektrisch mit dem Schutzgehäuse verbunden ist, wobei der Kondensator (15) mit einem Durchkontaktierungsloch ausgebildet ist, durch das sich der Leiter (14) von außerhalb des Schutzgehäuses (12) ins Innere des Gehäuses erstreckt, so daß der genannte Leiter in dem Wechselstrommodus durch den Kondensator elektrisch mit dem Schutzgehäuse verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß:

das Schutzgehäuse (12) aus einem elektrisch leitfähigen

Werkstoff besteht und an einer Metallbasis (4) eines Metallgehäuses (3) angebracht sowie mit der Metallbasis (4) verbunden ist, und zwar an einem Abschnitt innerhalb eines Bereichs (23) auf der Bodenwand des Schutzgehäuses (12) unterhalb des Durchgangskondensators und außerhalb eines Raums, der dem Schaltmuster des Steuerkreises (11) entspricht.

2. Thermisches Luftströmungsmeßgerät nach Anspruch 1, wobei das Schutzgehäuse (12) durch ein Metallelement (16; 17; 25; 18; 19), das sich durch das Schutzgehäuse und das Metallgehäuse erstreckt, mit der genannten Metallbasis (4) verbunden ist.