JP2020038083A - Airflow sensor unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアフロセンサユニットに関する。 The present invention relates to an airflow sensor unit.
従来、外部から取り込まれた空気の量(吸気量)を検知するエアフロセンサユニットが知られている。エアフロセンサユニットのハウジングは、電子機器が組み込まれる部分と、取り込まれた空気が通過する流路部分とを有する。吸気量を検知するエアフロセンサは、流路部分に設けられている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an airflow sensor unit that detects an amount of air taken in from outside (amount of intake air) has been known. The housing of the airflow sensor unit has a portion in which the electronic device is incorporated and a channel portion through which the taken-in air passes. An airflow sensor for detecting an intake air amount is provided in a flow path portion (for example, see Patent Document 1).
ところで、エアフロセンサユニットにおける温度に比べて、外部から取り込まれた空気が高温多湿で、双方の温度の間に大きな温度差がある場合、エアフロセンサの表面に結露が生じることがある。エアフロセンサの表面に結露が生じている場合、エアフロセンサは、空気が取り込まれている状態を空気が排出されている状態と誤認することがあり、吸気量を正確に検知することができず、エアフロセンサから吸気量に関する正確な信号が送信されない。 By the way, when the air taken in from the outside is higher in temperature and humidity than the temperature in the airflow sensor unit and there is a large temperature difference between the two temperatures, dew condensation may occur on the surface of the airflow sensor. If dew condensation occurs on the surface of the airflow sensor, the airflow sensor may mistake the state where air is taken in as the state where air is being exhausted, and cannot accurately detect the amount of intake air. An accurate signal relating to the intake air amount is not transmitted from the airflow sensor.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流路における結露の発生を抑制するエアフロセンサユニットを提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the said subject, and an object of this invention is to provide the airflow sensor unit which suppresses generation | occurrence | production of the condensation in a flow path.
上記課題を解決するために、本発明に係るエアフロセンサユニットは、空気が流入する流路を有するセンサ筐体と、前記流路内の前記空気の流量を検知するエアフロセンサと、前記流路を加熱するヒータと、を備えることを特徴とする。この態様によれば、流路内の温度を昇温させて、流路内の温度と流入した空気の温度との温度差を小さくし、エアフロセンサにおける結露の発生を抑制して、吸気量をエアフロセンサにおいて正確に検知することができる。 In order to solve the above problems, an airflow sensor unit according to the present invention includes a sensor housing having a flow path into which air flows, an airflow sensor that detects a flow rate of the air in the flow path, and And a heater for heating. According to this aspect, the temperature in the flow path is raised, the temperature difference between the temperature in the flow path and the temperature of the inflow air is reduced, the occurrence of dew condensation in the airflow sensor is suppressed, and the amount of intake air is reduced. The airflow sensor can accurately detect the airflow.
前記センサ筐体は、前記エアフロセンサを収容するハウジングと、前記ヒータが設けられ、前記ハウジングに対して着脱自在なカバーと、を有していてもよい。この態様によれば、ヒータに不具合が生じた場合には、カバーを外して新たなカバーと交換すればよく、エアフロセンサユニット全体を交換する必要がないため、メインテナンス作業が容易であると共に、メインテナンスコストを抑えることができる。 The sensor housing may include a housing for accommodating the airflow sensor, and a cover provided with the heater and detachable from the housing. According to this aspect, when a malfunction occurs in the heater, the cover can be removed and replaced with a new cover, and it is not necessary to replace the entire airflow sensor unit. Therefore, maintenance work is easy, and maintenance is easy. Costs can be reduced.
前記カバーは、金属製であってもよい。この態様によれば、ヒータを有するカバーからの熱伝達がよく、迅速に流路を加熱することができる。 The cover may be made of metal. According to this aspect, the heat transfer from the cover having the heater is good, and the flow path can be quickly heated.
前記エアフロセンサユニットは、内燃機関を有する車両に設けられ、前記内燃機関が始動すると前記ヒータを駆動させる制御部を備えていてもよい。この態様によれば、流路は、内燃機関の始動時にヒータにより加熱されるので、流路内を通流する空気も暖められる。これにより、車両が走行する環境に関係なく流路内での結露の発生を防止することができるので、エアフロセンサが正確な吸気量を検知して、吸気量に対して適正な量の燃料を
供給することができ、適切な空燃比の混合気を形成することができる。
The airflow sensor unit may be provided in a vehicle having an internal combustion engine, and may include a control unit that drives the heater when the internal combustion engine starts. According to this aspect, since the flow passage is heated by the heater when the internal combustion engine is started, the air flowing through the flow passage is also warmed. As a result, it is possible to prevent the occurrence of dew condensation in the flow passage regardless of the environment in which the vehicle travels, so that the airflow sensor detects an accurate intake air amount and supplies an appropriate amount of fuel to the intake air amount. The mixture can be supplied to form an air-fuel mixture having an appropriate air-fuel ratio.
本発明によれば、結露の発生を抑制して吸気量を正確に検知することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of dew condensation can be suppressed and the intake air amount can be detected correctly.
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施の形態をとりうる。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is one example, and various embodiments can be taken within the scope of the present invention.
図1は、本実施の形態に係るエアフロセンサユニット1が取り付けられる排ガス再循環装置100を模式的に示す図である。なお、エアフロセンサユニット1が取り付けられる排ガス再循環装置の構成はこれに限られないことはもちろんである。エアフロセンサユニット1は、内燃機関110を有する車両に搭載された排ガス再循環装置100において用いられる。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an exhaust
排ガス再循環装置100は、吸気側において、吸気管120と、温度センサ121と、吸気圧センサ122と、フィルタ123と、エアフロセンサユニット1と、を有し、排気側において、排気管130と、エキゾーストブレーキ131と、ラムダセンサ132と、を有する。排ガス再循環装置100において、吸気管120と、排気管130との間には、連通路140と、公知・周知の構成を有する可変ターボ150とが設けられている。
The exhaust
吸気管120は、燃料との混合気を形成するための空気を取り込むために内燃機関110のインテークマニホールド111に接続されている。排気管130は、内燃機関110からの排ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド112に接続されている。本実施の形態において、エアフロセンサユニット1は、車両の外部から取り込まれて吸気管120を流れる空気の吸気量を検知する。
The
連通路140は、吸気管120と排気管130を連通する。連通路140は、吸気管120及び排気管130との間で適宜な位置に設けられている。可変ターボ150は、吸気管120においては連通路140より上流側、また、排気管130においては連通路140より下流側に設けられている。可変ターボ150は、可変タービン151と、圧縮機152とを有する。可変タービン151は、排気管130において連通路140よりも下流側に設けられており、圧縮機152は、吸気管120において連通路140より上流側に設けられている。可変タービン151の回転力により圧縮機152が回転させられ、取り込まれた空気は圧縮空気としてインテークマニホールド111へ送出される。
The
フィルタ123は、吸気管120の上流側において取り込まれた空気を清浄するために設けられている。フィルタ123の下流側に、フィルタ123を介して流入する空気の吸
気量を検知するためのエアフロセンサユニット1が設けられている。
The
温度センサ121は、連通路140と可変ターボ150との間で吸気管120に設けられており、内燃機関110に取り込まれる空気の温度を計測する。吸気圧センサ122は、吸気管120において温度センサ121の下流側に設けられており、インテークマニホールド111における吸気圧を計測する。
エキゾーストブレーキ131は、可変タービン151の下流側で排気管130に設けられており、排気ガスの流れを妨げる。ラムダセンサ132は、排気管130の、エキゾーストブレーキ131の下流側に設けられている。
The
エアフロセンサユニット1、温度センサ121、吸気圧センサ122、及び、ラムダセンサ132の測定信号は、後述する車両のECU(電子制御ユニット)210に入力されて、燃料噴射制御処理等に供される。
Measurement signals from the
図2は、本実施の形態に係るエアフロセンサユニット1の斜視図である。図3は、流路カバー31及び基板カバー32を取り外した状態におけるエアフロセンサユニット1を示す斜視図である。エアフロセンサユニット1は、いわゆるプラグインタイプと称される構造を有する。エアフロセンサユニット1は、センサ筐体2、エアフロセンサ4及び基板6を備える。センサ筐体2は、空気が流入する流路21bを有する。エアフロセンサ4は、流路21b内の空気の流量を検知する。基板6は、種々の回路が形成されている。
FIG. 2 is a perspective view of the
センサ筐体2は、樹脂等の絶縁性の材料により形成されて、全体の外観形状が略扁平柱状に形成されている。センサ筐体2は、ハウジング20と、流路カバー31と、基板カバー32と、を有する。ハウジング20は、吸気部21、基板収容部22及びケーブル接続部23により一体的に形成されている。流路カバー31は、ハウジング20に対して着脱自在であり、ハウジング20に取り付けられて吸気部21を閉鎖する。基板カバー32は、ハウジング20に対して着脱自在であり、ハウジング20に取り付けられて基板収容部22を閉鎖する。
The
エアフロセンサユニット1において、吸気管120内への挿入方向Inに見て、ケーブル接続部23が上流側に配置され、吸気部21が下流側に配置されている。基板収容部22は、挿入方向Inにおいて、吸気部21とケーブル接続部23との間に配置されている。エアフロセンサユニット1は、全体の長手軸線x方向(図2及び図3において紙面上下方向。)が挿入方向Inにほぼ一致するようにして吸気管120に取り付けられる。
In the
吸気部21は、エアフロセンサユニット1を接続するために吸気管120に設けられた接続部材(図示せず。)に挿入することができる。吸気部21は、接続部材への挿入により、吸気部21が接続部材に嵌合して固定される。エアフロセンサユニット1が吸気管120に取り付けられた状態において、吸気部21は、吸気管120内に位置する。
The
ハウジング20は、吸気部21において、後述するエアフロセンサ4を収容し、バイパス通路21a、流路21b及び吸入口21cが一体に形成されている。吸気部21においてエアフロセンサ4により、取り込まれた空気の吸気量が検知される。ハウジング20は、吸気部21において一対の扁平面の一方の面側が開放するように形成されている。吸気部21は、開放側において、後述する平板状の流路カバー31が取り付けられて閉鎖される。流路カバー31によって閉鎖された状態において、吸気部21の吸入口21cは開放されている。
The
吸気部21の内部には、長手軸線x方向に直交する方向に沿って、吸入口21cからバ
イパス通路21aが内部へ延びている。適宜な長さで設けられたバイパス通路21aの終端位置に、ハウジング20の外部に開口するバイパス孔21dが形成されている。バイパス通路21aにおいてバイパス孔21dの近傍には、帯電した塵埃の捕集を行うための平板状の金属板21eが設けられている。
Inside the
流路21bは、吸入口21cの近傍においてバイパス通路21aに連通すると共に、エアフロセンサ4が配置された部位へ延びるように形成されている。流路21bは、エアフロセンサ4が配置された部位から吸入口21cとは反対側へ延びる。流路21bは、吸入口21cと反対側へ延びて、取り込まれた空気の案内方向を180°変えるように下方に曲げられている。流路21bの180°方向転換されて延びる終端位置には終端部21fが設けられている。終端部21fには、ハウジング20の外部に開口する主バイパス孔21gが形成されている。エアフロセンサユニット1内に進入した空気は、主バイパス孔21gを通じて吸気管120へ戻される。
The
吸入口21cを通じて、吸気管120内の空気がエアフロセンサユニット1内に流入する。吸入口21cは、吸気管120内を流れる空気の流れ方向において、ハウジング20の上流側を向く側に設けられている。吸入口21cは、長手軸線x方向においてハウジング20の下側の位置で長手軸線xに沿うようにして開口する。
The air in the
車両は、目的に応じて環境の異なる地域間を走行することがある。例えば、空気が比較的低温低湿の地域から、空気が比較的高温多湿の地域へと車両が移動した場合、取り込まれた高温多湿の空気の温度と、吸気部21の流路21bにおける温度との温度差が大きくなり、流路21b内に結露が発生しやすい状況が生じる。このため、エアフロセンサユニット1は、ヒータ8をさらに備える。ヒータ8は流路カバー31に設けられて、流路21bを加熱する。
The vehicle may travel between areas having different environments depending on the purpose. For example, when the vehicle moves from an area where the air is relatively low in temperature and humidity to an area where the air is relatively hot and humid, the temperature of the taken hot and humid air and the temperature in the
ヒータ8を備えることにより、流路21bは、内燃機関110の始動時にヒータ8により迅速に加熱され、流路21b内の温度は、ヒータ8をオンにする前の温度よりも高くなる。流路21b内の温度が高くなることにより、流路21b内の温度と取り込まれた空気の温度との温度差が小さくなり、流路21b内のエアフロセンサ4に結露が発生することを抑制することができる。これにより、流路21b内に進入する空気も暖められ、車両が走行する環境に関係なく吸気量をエアフロセンサ4において正確に検知することができるので、取り込まれた空気に適切な量の燃料を供給して、内燃機関110の稼働状況に適した混合気を形成することができる。
By providing the
ヒータ8は、銅線により形成されている。なお、ヒータ8は、銅に限られず、電気抵抗率が高い金属製材料であれば、例えば、銅合金、銀、アルミニウム、白金、又はこれらの合金等により形成されていてもよい。
The
ヒータ8は、後述する流路カバー31の外表面に取り付けられている。長手軸線xに対して直交する方向において、長手軸線xを挟んで互いに所定の間隔をあけて、ヒータ8の2つの接続端部81,82が流路カバー31の基板収容部22側に配置されている。ヒータ8の両接続端部81,82はそれぞれ、基板収容部22内の給電ピン(図示せず。)及びグラウンドピン(図示せず。)に接続されている。
The
ヒータ8は、一方の接続端部81から長手軸線xに沿って下方に延びて、流路カバー31の下側の縁部の近傍において、長手軸線xに向かって折り曲げられている。折り曲げられたヒータ8は、他方の接続端部82の下方位置まで延びて、2つの接続端部81,82の間の領域を複数回にわたって往復(蛇行)しながら、長手軸線x方向において上方に延びている。ヒータ8が給電(オン制御)されることにより、ヒータ8は発熱し、流路21
b内部を加熱する。
The
b Heat the inside.
流路21bにおいて空気が流れる経路は、吸気部21と、吸気部21を閉鎖する流路カバー31とによって画定されており、ハウジング20に流路カバー31が取り付けられた状態において、吸気部21の内部は外部に露出していない。流路カバー31は、アルミニウムにより形成されているので、ヒータ8による熱伝達に優れており、内燃機関110を始動させてから迅速に流路21bを加熱することができる。なお、流路カバー31は、アルミニウムに限らず、熱伝達に優れた金属であれば、アルミニウム合金、銅、銀又はこれらの合金等の金属により形成されていてもよい。
The path through which air flows in the
ヒータ8は、流路カバー31に設けられていることにより、ヒータ8に不具合が生じた場合には、流路カバー31を外して正常なヒータ8を有する新たな流路カバー31と交換すればよく、エアフロセンサユニット1全体を交換する必要がない。このため、エアフロセンサユニット1のメインテナンス作業が容易であると共に、メインテナンスコストを抑えることができる。
Since the
基板収容部22には、電子回路が実装された基板6が収納されている。基板6には、後述するエアフロセンサ4のヒータ素子45への給電回路(図示せず。)、及び、吸気量に応じた2つの抵抗素子46a,46bの抵抗値変化を所要の電圧変化に変換する信号変換回路(図示せず。)が形成されている。基板6は、いわゆるプリント配線技術等により電子回路が形成されたプリント基板である。基板収容部22には、ヒータ8の各接続端部81,82に接続される給電ピン(図示せず。)及びグラウンドピン(図示せず。)が配置されている。
The
ハウジング20は、基板収容部22において、吸気部21の開放された側と同じ側が開放されている。基板カバー32は、ハウジング20に取り付けられて基板収容部22を開放側から閉鎖する。基板カバー32は、ハウジング20と同様に、樹脂等の絶縁性の材料により形成されている。
The
ケーブル接続部23は、基板6に搭載された電子回路の出力信号を、車両の動作制御を実行する電子制御ユニット210(図5参照。)へ供給するため、エアフロセンサユニット1と電子制御ユニット210とを信号ケーブル(図示せず。)を介して電気的に接続する。
The
ケーブル接続部23の内部には、基板6と接続される一方、外部への信号の出力を行う複数のモジュール側接続端子(図示せず。)が内蔵されている。モジュール側接続端子は、信号ケーブル(図示せず。)に設けられた導電性部材からなるケーブル側接続端子(図示せず。)と接続するようになっている。
A plurality of module-side connection terminals (not shown) for outputting a signal to the outside while being connected to the
図4は、エアフロセンサ4の斜視図である。エアフロセンサ4は、吸気部21の内部で流路21bの基板収容部22の近傍に設けられている。エアフロセンサ4は、半導体部材を用いて大凡柱状に形成された基台部41を有している。基台部41の中央部分には、2箇所の切欠部42a,42bが、基台部41の長手軸線y方向(図4における紙面左右方向。)において適宜な間隔をあけて形成されている。
FIG. 4 is a perspective view of the
2つの切欠部42a,42bの間には、ヒータ設置部43と、2つの抵抗素子配設部44a,44bとが設けられている。ヒータ設置部43は、長手軸線y方向において2つの抵抗素子配設部44a,44bの間に設けられている。ヒータ設置部43の抵抗素子配設部44a,44bと接する面は、それぞれ切欠部42a,42bの底面に向かって傾斜した斜面として形成されている。ヒータ設置部43の上面には、半導体部材を用いたヒータ
素子45が形成されている。抵抗素子配設部44a,44bの上面には、半導体部材を用いた抵抗素子46a,46bが形成されている。
Between the two
なお、ヒータ設置部43及び抵抗素子配設部44a,44bの高さ(紙面上下方向。)は、ヒータ素子45、及び、抵抗素子46a,46bが同一の平面上に位置するように設定されている。取り込まれた空気の流れFに沿って、空気が一方の抵抗素子46a、ヒータ素子45及び他方の抵抗素子46bの順に通過するように、ヒータ素子45、及び、抵抗素子46a,46bは配置されている。エアフロセンサ4は、2つの抵抗素子46a,46bの抵抗値の違いに基づいて吸気量を検知する。
The height (vertical direction in the drawing) of the
図5は、ヒータ8をオンにする方法を説明するための概略的なブロック図である。エアフロセンサユニット1は、ヒータ8をオンにする制御部220を有している。内燃機関110を始動するためにイグニッションスイッチ200を起動すると、イグニッションスイッチ200から電子制御ユニット210に、内燃機関110を始動したことを知らせる点火信号が送信される。イグニッションスイッチ200からの点火信号を受信した電子制御ユニット210は、メイン制御部211を通じて、エアフロセンサユニット1の制御部220に、ヒータ8による流路21bの加熱を指示する加熱信号を送信する。
FIG. 5 is a schematic block diagram for explaining a method of turning on the
加熱信号を受信した制御部220は、ヒータ8への給電を指示する給電信号を所定の給電システムに送信して、ヒータ8をオンにする。制御部220は、内燃機関110のイグニッションスイッチ200の起動時に電子制御ユニット210からの信号を受信して、ヒータ8の一方の接続端部が接続されている給電ピンへ給電するように、所定の給電システムに信号を送信する。これにより、ヒータ8への給電が開始され、ヒータ8は発熱して流路21bが加熱される。
The
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記の実施の形態においては、ヒータ8は、流路カバー31の外表面に設けられていたが、流路カバー31の内表面に設けられていてもよい。また、流路カバー31が、2枚の金属製の板材を互いに貼り合わせることにより形成された場合、板材間にヒータ8を挟んでもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the
また、上記の実施の形態においては、流路カバー31は、金属材料により形成されていたが、例えば、樹脂材料を用いて射出成形法により形成されていてもよい。この場合、ヒータ8は、流路カバー31の材料内部に埋め込まれている。
Further, in the above embodiment, the flow path cover 31 is formed of a metal material, but may be formed by, for example, an injection molding method using a resin material. In this case, the
また、上記の実施の形態においては、ヒータ8は、内燃機関110の始動時、つまり、イグニッションスイッチ200の起動時にオンにされていたが、例えば、内燃機関110の始動時における車両の外気温度に応じてオンにされてもよい。車両に設けられている外気温度を測定する温度センサによって外気温度が測定されている。測定された外気温度は、電子制御ユニット210に記憶されており、内燃機関110の始動時に電子制御ユニット210が車両の外気温度と所定の基準温度とを比較する。外気温度が基準温度を下回っている場合にのみ、電子制御ユニット210から制御部220に加熱信号を送信し、ヒータ8がオンにされるようになっていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記の実施の形態においては、エアフロセンサユニット1は、車両において使用されていたが、例えば、外部から吸い込まれる空気の吸気量を検知する箇所であれば、車両に限らず取り付けられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
1 エアフロセンサユニット
2 センサ筐体
20 ハウジング
21b 流路
31 流路カバー(カバー)
4 エアフロセンサ
6 基板
8 ヒータ
220 制御部
DESCRIPTION OF
4
Claims (4)
前記流路内の前記空気の流量を検知するエアフロセンサと、
前記流路を加熱するヒータと、
を備えることを特徴とするエアフロセンサユニット。 A sensor housing having a flow path into which air flows,
An airflow sensor that detects a flow rate of the air in the flow path,
A heater for heating the flow path;
An airflow sensor unit comprising:
前記エアフロセンサを収容するハウジングと、
前記ヒータが設けられ、前記ハウジングに対して着脱自在なカバーと、
を有することを特徴とする請求項1に記載のエアフロセンサユニット。 The sensor housing,
A housing for accommodating the airflow sensor;
A cover provided with the heater and detachable from the housing;
The airflow sensor unit according to claim 1, comprising:
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2018164391A Pending JP2020038083A (en) | 2018-09-03 | 2018-09-03 | Airflow sensor unit |
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