JP2024513416A - エアマスセンサおよび自動車 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気質量流量を特定するためのエアマスセンサであって、ハウジング（４）と、センサ電子装置（６）とを備えており、このセンサ電子装置は、少なくとも部分的にハウジング（４）のハウジング室（８）内に配置されており、ハウジング（４）は、測定すべき空気質量流量（Ｌ）をハウジング（４）を通して案内するための流路（１４）を有しており、ハウジング（４）は、流路（１４）の流入開口（１６）および流出開口（１８）に対して付加的に、流路（１４）をハウジング（４）の周辺（Ｕ）に接続する少なくとも１つの補償開口（２６）を有している、エアマスセンサに関する。

Description

本発明は、空気質量流量を特定するためのエアマスセンサであって、ハウジングと、センサ電子装置とを備えており、このセンサ電子装置は、少なくとも部分的にハウジングのハウジング室内に配置されており、ハウジングは、測定すべき空気質量流量をハウジングを通して案内するための流路を有している、エアマスセンサに関する。さらに、本発明は、このようなエアマスセンサを備える自動車に関する。

冒頭に記載した形態のエアマスセンサは、例えば米国特許第８，７６３，４５２号明細書および独国特許出願公開第１０２０１８２１９７２９号明細書に基づき公知である。

このようなエアマスセンサは、例えば、自動車の内燃機関の吸気管路内の空気質量流量を特定するために使用されてよい。この場合、流路の固有周波数の領域に、測定結果を害する振動励起が生じてしまう。例えば、排ガスターボチャージャが、測定すべき空気質量流量に最大２０ｋＨｚの高周波の圧力脈動を引き起こしてしまう。したがって、規定の励起周波数または励起周波数範囲に対して、測定された空気質量流量と実際の空気質量流量との間に過度に大幅な偏差が生じてしまう。この偏差は機関運転に悪影響を与えてしまう。

この背景を前にして、本発明の根底にある技術的な問題は、特に排ガスターボチャージャの振動励起に対してよりロバストである改善されたエアマスセンサを提供することである。さらに、このようなセンサを備える自動車を提供することが求められる。

第１の態様によれば、本発明は、空気質量流量を特定するためのエアマスセンサであって、ハウジングと、センサ電子装置とを備えており、このセンサ電子装置は、少なくとも部分的にハウジングのハウジング室内に配置されており、ハウジングは、測定すべき空気質量流量をハウジングを通して案内するための流路を有している、エアマスセンサに関する。エアマスセンサは、ハウジングが、流路の流入開口および流出開口に対して付加的に、流路をハウジングの周辺に接続する少なくとも１つの補償開口を有していることを特徴としている。

したがって、補償開口によって、流路とハウジングの周辺との間の流体接続が可能となり、これによって、測定すべき空気質量流量の一部が、流路からハウジングの周辺に流れることができ、付加的な圧力補償が提供される。こうして、特に、ターボチャージャの高周波の圧力脈動に基づく振動励起の振幅を減じることができ、これによって、問題を引き起こす励起周波数に対しても確実な測定を行うことができる。特に、こうして、流路の固有周波数を取り除くことができるかまたは１つ以上の固有周波数の領域での各々の振動応答を減じることができる。

正確に１つの補償開口または２つ以上の補償開口が設けられていてよい。

ハウジングの周辺は、特に、空気質量流量を特定するためのエアマスセンサが内部に配置された管、管路またはこれに類するものの内室であってよい。

補償開口は、ハウジングの壁に加工された貫通開口、例えば孔またはこれに類するものであってよい。

代替的または補足的には、補償開口は、ハウジングのハウジング構成部材同士の間に形成されていてよい。ハウジングが、例えば、組み合わされてハウジングを形成する第１のハウジング構成部材と第２のハウジング構成部材とを有する限り、補償開口は、第１のハウジング構成部材と第２のハウジング構成部材とが互いに形状接続的に係合しかつ／または互いに結合されている継ぎ目または接合縁部の領域に設けられた切欠きであってよい。第１のハウジング構成部材は、例えば蓋またはカバーであってよい。第２のハウジング構成部材は、ハウジングの、蓋が取り付けられている基体であってよい。

ハウジング構成部材は、接着剤によって互いに結合されていてよく、補償開口は、ハウジング構成部材同士を結合する接着剤に少なくとも部分的に隣接している。

補償開口は、中断された接着継ぎ目の部分または中断された接着ビードの部分であることが特定されていてよい。したがって、補償開口は、ハウジング構成部材を互いに結合する接着継ぎ目または接着ビードの中断部であってよい。特に、接着継ぎ目または接着ビードは、周辺に対するハウジング構成部材同士の付着結合部、さらには、流路の密封部を形成している。この密封部は、補償開口を形成するために、局所的に中断されている。

代替的または補足的には、ハウジング構成部材同士の間にシールが設けられていてよく、補償開口は、シールに少なくとも部分的に隣接している。補償開口を形成するために、この補償開口はシールに加工されていてよいか、またはシールは少なくとも部分的に中断されていてよい。

流路は、バイパスまたはバイパス通路と測定通路とを有していてよく、これによって、空気質量流量の一部が、測定通路を通ってエアマスセンサの測定箇所に流れずに、この測定箇所よりも上流でバイパス通路に分岐し、再びハウジングから導出される。

補償開口は、バイパス通路に対して所定の間隔を有していてよい。

補償開口は、流路の入口の領域に配置されていてよく、特に、測定通路とバイパス通路とが分岐されている流路の分岐部よりも上流側に配置されていてよい。

代替的または補足的には、少なくとも１つの補償開口が、バイパス通路および／または測定通路の流出開口に対して付加的に、ハウジングの、バイパス通路および／または測定通路を画定する壁に加工されていてよい。この場合、補償開口は、測定通路とバイパス通路とが分岐されている流路の分岐部よりも下流側に配置されている。

「下流側」とは、空気質量流量が、上流側に配置された要素よりも時間的に遅れて該当する要素を越えて流れるかまたは貫流することを意味している。したがって、測定通路の流入開口が、測定箇所よりも上流側に配置されているのに対して、測定通路の流出開口は、測定箇所よりも下流側に配置されている。

補償開口は多角形の形状を有していてよく、特に方形または三角形の形状を有していてよい。補償開口は円形または楕円形の形状を有していてよい。補償開口は自由に成形されていてよい。

エアマスセンサは、空気質量流量の測定のほかに補足的な機能を有していてよい。例えば、エアマスセンサは、空気質量流量の測定に対して付加的に、以下に列挙するパラメータ、つまり、空気質量流量の圧力、空気質量流量の湿分、空気質量流量の温度のうちの１つ以上を測定するように構成されていてよい。

エアマスセンサのセンサ電子装置の測定要素は、熱式の測定要素であってよく、特にホットフィルム式の空気質量測定要素であってよい。このようなホットフィルム式の空気質量測定要素は、例えば、少なくとも１つの加熱要素と、空気質量流量が越えて流れることができる２つの温度センサとを有していてよい。このとき、空気質量流量の量は、温度センサの、互いに異なる測定された温度または温度分布から導き出すことができる。このようなホットフィルム式の空気質量測定要素は、例えば独国特許出願公開第１０２０１８２１９７２９号明細書に記載されている。

センサ電子装置の、エアマスセンサのハウジング室または電子装置室内に配置されたコンポーネントが、少なくとも部分的にまたは完全に封止材料内で封止されているかまたは封止材料によって取り囲まれていることが特定されていてよく、これによって、センサ電子装置のコンポーネントが周辺影響に対して防護される。

バイパス通路と測定通路とを少なくとも部分的に互いに分離している第１の壁要素が、少なくとも部分的に減じられた壁高さを有しており、これによって、空気が第１の壁要素を越えて少なくとも部分的に流れることができ、かつ／または貫通開口を有しており、これによって、空気が第１の壁要素を貫流することができることが特定されていてよい。代替的または補足的には、エアマスセンサは、バイパス通路と流路の入口とを少なくとも部分的に互いに分離している第２の壁要素が、少なくとも部分的に減じられた壁高さを有しており、これによって、空気が第２の壁要素を越えて少なくとも部分的に流れることができ、かつ／または貫通開口を有しており、これによって、空気が第２の壁要素を貫流することができることを特徴としている。

したがって、減じられた壁高さおよび／または貫通開口によって、流路の内部で付加的な流体接続が可能となり、これによって、測定通路に対する付加的な圧力補償が提供される。こうしても、特に、ターボチャージャの高周波の圧力脈動に基づく振動励起の振幅を減じることができ、これによって、問題を引き起こす励起周波数に対しても確実な測定を行うことができる。特に、こうしても、流路の固有周波数を取り除くことができるかまたは１つ以上の固有周波数の領域での各々の振動応答を減じることができる。

流路と電子装置室とは、開口を介して互いに接続されており、電子装置室は、流路に対する圧力補償容積を形成していることが特定されてよい。

したがって、開口によって、流路と電子装置室との間の流体接続が可能となり、これによって、測定すべき空気質量流量の一部が、流路から電子装置室内に流れることができる。こうしても、特に、ターボチャージャの高周波の圧力脈動に基づく振動励起の振幅を減じることができ、これによって、問題を引き起こす励起周波数に対しても確実な測定を行うことができる。特に、こうしても、流路の固有周波数を取り除くことができるかまたは１つ以上の固有周波数の領域での各々の振動応答を減じることができる。

第２の態様によれば、本発明は、本発明に係るエアマスセンサを備える自動車に関する。

自動車は内燃機関を有していてよく、エアマスセンサは、内燃機関の吸気管路内に配置されていて、この吸気管路の内部の空気質量流量を測定する。内燃機関は１つ以上のターボチャージャを有していてよい。

以下に、本発明を、複数の実施例を示した図面に基づき詳しく説明する。

本発明に係るエアマスセンサを上方から見た概略的な斜視図である。 図１に示したエアマスセンサをカバーまたは蓋なしで概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 カバーまたは蓋なしの本発明に係るエアマスセンサの別の構成を概略的に示す図である。 図９に示したエアマスセンサの概略的な拡大図である。 本発明に係るエアマスセンサを備える本発明に係る自動車を概略的に示す図である。

図１には、空気質量流量を特定するためのエアマスセンサ２が示してある。

エアマスセンサ２はハウジング４を有している。エアマスセンサ２はセンサ電子装置６を有している。このセンサ電子装置６は、ハウジング４のハウジング室または電子装置室８内に配置されている（図２）。この電子装置室８とセンサ電子装置６とを説明するために、図２では、ハウジング４のカバー１０，１２または蓋１０，１２が省いてある。

ハウジング４は、測定すべき空気質量流量Ｌをハウジング４を通して案内するための流路１４を有している。

流路１４は、空気質量流量Ｌをハウジング４内に導入するための流入開口１６を有している。流路１４は、空気質量流量Ｌをハウジング４から導出するための流出開口１８を有している。

流路１４はバイパス２０またはバイパス通路２０を有しており、これによって、空気質量流量Ｌの一部が、エアマスセンサ２の測定箇所２２に流れずに、この測定箇所２２よりも上流で分岐して、再びハウジング４から導出される。

測定箇所２２の領域には、センサ電子装置６の測定要素２４が配置されている。この測定要素２４は熱式の測定要素２４であり、しかも、図示の構成ではホットフィルム式の空気質量測定要素２４である。

ハウジング４は、流路１４の流入開口１６および流出開口１８に対して付加的に、流路１４をハウジング４の周辺Ｕに接続する補償開口２６を有している。言い換えると、周辺Ｕと流路１４との間に流体接続があり、これによって、空気質量流量Ｌの空気が、流路１４から周辺Ｕに流れることができ、また、周辺Ｕから流路１４内に流れることができる。

補償開口２６は、図示の構成では円筒形の貫通開口２６である。この貫通開口２６は、ハウジング４の基体２９の壁２８に加工されている。

補償開口２６は、図示の構成では、流路１４の入口１６の領域に配置されており、したがって、流路が測定通路３０とバイパス通路２０とに分岐される流路１４の分岐部よりも上流側に配置されている。したがって、補償開口２６は、バイパス通路２０に対して離間して配置されている。

さらに、ハウジング４の蓋１２に、流路１４をハウジング４の周辺Ｕに接続する別の付加的な補償開口３２が設けられている。

本明細書では、蓋１２は、ハウジングの第１のハウジング構成部材１２であり、基体２９は、ハウジング４の第２のハウジング構成部材２９であり、蓋１０は、ハウジング４の第３のハウジング構成部材１０である。

図３には、図２に示したエアマスセンサ２の部分拡大図が平面図で示してある。

入口１６内に流入した空気質量流量Ｌは、部分的に補償開口２６を通って逃げ出すことができる。このことは、蓋１２の補償開口３２（図示せず）にも同様に当てはまる。

次いで、流路１４は、測定箇所２２に通じる測定通路３０と、測定箇所２２を迂回して、空気質量流量Ｌの一部を測定箇所２２に供給することなしにハウジング４から導出するバイパス通路２０とに分岐する。測定通路３０を介して測定箇所２２に供給され、測定要素２４により測定された空気質量流量Ｌは、測定通路３０の流出開口１８を介してハウジング４から導出される。

図４～図８には、補償開口２６の形状の構成の点でのみ互いに異なるエアマスセンサ２の別の実施例が示してある。

図４には、狭幅な方形の補償開口２６を有するエアマスセンサ２が示してある。この場合、補償開口２６の幅Ｂ１は、測定通路３０とバイパス通路２０とへの流路１４の分岐部よりも上流の流路１４の最小の幅Ｂ２の１／３よりも小さい幅に相当している。

図５には、狭幅な方形の２つの補償開口２６を有するエアマスセンサ２が示してある。

図６には、広幅な方形の補償開口２６を有するエアマスセンサ２が示してある。この場合、補償開口２６の幅Ｂ３は、測定通路３０とバイパス通路２０とへの流路１４の分岐部よりも上流の流路１４の最小の幅Ｂ２の１／３よりも大きい幅に相当している。

図７には、三角形の補償開口２６を有するエアマスセンサ２が示してある。

図８には、自由に成形された補償開口２６を有するエアマスセンサ２が示してある。

補償開口２６の選択される形状は、テストおよび／またはシミュレーションによって決定されてよく、完全に組み立てられた状態での組込み状況および励起に適合させることができ、これによって、問題を引き起こす励起周波数に対しても確実な測定を行うことができる。特に、こうして、流路の固有周波数を減じることができるかまたは取り除くことができる。

蓋１２に、図４～図８に示した補償開口２６に対応して形成された補償開口３２が加工されていることが特定されていてよい。

図９および図１０には、バイパスが設けられておらず、補償開口２６が接着継ぎ目３４の中断部として形成されている点で図１に示した変化形態と異なるエアマスセンサ２の別の構成が示してある。

図１０は、図９の拡大図である。

接着継ぎ目３４は、蓋１２をハウジング４に結合しかつ接着された領域で流路１４を周辺Ｕに対して密封する働きをする。補償開口２６の領域では、図面において左側に示した接着継ぎ目３４が中断されており、これによって、蓋１２が組み付けられた際に、空気質量流量Ｌの一部が、蓋１２とハウジング４の基体２９との間の補償開口２６を通って逃げ出すことができる。

図１１には、自動車１００が示してある。この自動車１００は、ターボ過給式の内燃機関１１０と、エアマスセンサ２とを備えている。このエアマスセンサ２は、内燃機関１１０の吸気管路１２０内に配置されており、この吸気管路１２０の内部の空気質量流量を測定する。吸気管路１２０はインタークーラ１３０に接続されている。

自動車１００は、本発明の代替的な構成によれば、内燃機関１１０に対して補足的に、トラクションバッテリが割り当てられた少なくとも１つの電気モータを有するハイブリッド車両であってよい。

Claims (10)

1. 空気質量流量を特定するためのエアマスセンサであって、
   ハウジング（４）と、
   センサ電子装置（６）と、
   を備えており、
   前記センサ電子装置は、少なくとも部分的に前記ハウジング（４）のハウジング室（８）内に配置されており、
   前記ハウジング（４）は、測定すべき空気質量流量（Ｌ）を前記ハウジング（４）を通して案内するための流路（１４）を有している、
   エアマスセンサにおいて、
   前記ハウジング（４）は、前記流路（１４）の流入開口（１６）および流出開口（１８）に対して付加的に、前記流路（１４）を前記ハウジング（４）の周辺（Ｕ）に接続する少なくとも１つの補償開口（２６，３２）を有していることを特徴とする、エアマスセンサ。
2. 前記補償開口（２６）は、前記ハウジング（４）のハウジング構成部材（１２，２９）同士の間に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のエアマスセンサ。
3. 前記ハウジング構成部材（１２，２９）は、接着剤（３４）によって互いに結合されており、前記補償開口（２６）は、前記ハウジング構成部材（１２，２９）同士を結合する接着剤（３４）に少なくとも部分的に隣接していることを特徴とする、請求項２記載のエアマスセンサ。
4. 前記補償開口（２６）は、中断された接着継ぎ目（３４）の部分または中断された接着ビードの部分であることを特徴とする、請求項３記載のエアマスセンサ。
5. 前記ハウジング構成部材（１２，２９）同士の間にシール（３４）が設けられており、前記補償開口（２６）は、前記シール（３４）に少なくとも部分的に隣接していることを特徴とする、請求項２から４までのいずれか１項記載のエアマスセンサ。
6. 前記補償開口（２６）を形成するために、該補償開口（２６）は前記シール（３４）に加工されているか、または前記シール（３４）は少なくとも部分的に中断されていることを特徴とする、請求項５記載のエアマスセンサ。
7. 前記補償開口（２６）は、前記流路（１４）の入口（１６）の領域に配置されており、特に、測定通路（３０）とバイパス通路（２０）とへの前記流路（１４）の分岐部よりも上流側に配置されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のエアマスセンサ。
8. 前記補償開口（２６）は多角形の形状、特に方形または三角形の形状を有するか、または前記補償開口（２６）は円形または楕円形の形状を有するか、または２つ以上の補償開口（２６）が設けられていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のエアマスセンサ。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載のエアマスセンサ（２）を備えることを特徴とする、自動車。
10. 内燃機関（１１０）を備える、請求項９記載の自動車において、
    前記エアマスセンサ（２）は、前記内燃機関（１１０）の吸気管路（１２０）内に配置されていて、該吸気管路（１２０）の内部の空気質量流量を測定することを特徴とする、請求項９記載の自動車。

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