JP4755712B2 - 質量流量センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、質量流量センサ装置に関する。

質量流量センサ装置は、例えばバイパス内の流体の質量流量を検出するのに適している。質量流量センサ装置は種々様々な産業分野で使用される。例えば質量流量センサ装置は、内燃機関の吸気管へ流れる空気、又は燃焼器の方向で流れる空気の流量を検出するために空気質量センサとして使用され、又は、ガス消費量を検出するためにガス測定機器を貫流する燃焼ガスを検出するために使用される。燃料噴射を行う内燃機関で使用される質量流量センサ装置は、燃料噴射の量を高い精度で検出することができるように、吸気流量を正確に測定するために使用される。

空気又は燃焼ガスの流量を検出するために、質量流量センサ装置はセンサエレメントを有しており、このセンサエレメントの測定結果は、センサエレメントを取り囲むバイパスにおけるセンサエレメントの配置によって極めて敏感に影響される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１１０３９号明細書に開示された流量測定装置は、被測定空気を導入して流通させる流路と、流路内に設けられ被測定空気の流量測定を行うセンシング部とを備える。流路の内面には絞り部が、センシング部に向けられるように形成されている。絞り部は、センシング部の近傍を流れる被測定空気の流れを狭める。絞り部の扁平な面は、センシング部の面と平行に、少なくともセンシング部より上流側に形成されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３６１８９号明細書には、熱式ダイアフラム空気質量測定器が開示されている。熱式ダイアフラム空気質量測定器は熱式ダイアフラムセンサチップを有している。支持エレメントは、熱式ダイアフラムセンサチップを組み付けるための収容部を有している。ＭＩＤ法（molded interconnect device 射出成形回路支持体）により、少なくとも１つの導体路が、支持エレメント上に設けられる。この少なくとも１つの導体路には続く方法ステップで、少なくとも１つの電子的な構成素子が取り付けられる。次いで熱式ダイアフラムセンサチップが収容部内に取り付けられる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２１９４５４号明細書に開示された質量流量センサは、媒体流の強さを検出するために働く。質量流量センサは、誘電性ダイアフラムと、単結晶シリコンから成るフレームとを備えた測定チップを有している。ダイアフラム上には少なくとも１つの加熱体が配置されている。測定チップは、ケーシングの流入通路内に組み込まれている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２４６５９号明細書には、気体流量計測装置が開示されている。この気体流量計測装置は、管体を有しており、その内室は、流れる被測気体のための流路として働く。ほぼＵ字形のバイパス通路を有しているハウジングは、管体と一体的に形成されている。プレート型流量検出素子は、バイパス通路の第１通路内に配置されている。この際、バイパス通路の第２通路における通路絞り部は、流れ方向で見て第１通路の後方に配置されている。バイパス通路の入口区分は、管体の軸方向中央部分の近傍に配置されており、バイパス通路の出口は、管体の管壁の近傍に配置されている。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３１１０３９号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５０３６１８９号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２１９４５４号明細書 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７２４６５９号明細書

本発明の課題は、信頼できかつ正確な質量流量センサ装置を提供することである。

この課題は、独立請求項の特徴部により解決される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。

本発明は、質量流量センサ装置であって、ケーシング本体が設けられており、該ケーシング本体は、バイパスと、該バイパスから分岐した空洞とを有していて、バイパスの壁が、空洞が分岐する領域で中断されていることを特徴とする。質量流量センサが、部分的にはバイパスに、部分的には空洞に配置されていて、少なくとも１つのセンサエレメントを有しており、該センサエレメントは、流過する空気質量を検出するために、バイパス内に配置された質量流量センサの部分に配置されている。切欠と少なくとも１つの壁部材とを備えたフロー体が、少なくとも１つのセンサエレメントの領域で流れガイドを規定するためにバイパス内に形成されている。フロー体はバイパス内に、質量流量センサの、バイパス内に配置された部分が、少なくとも部分的にフロー体の切欠内に配置されるように、かつ、少なくとも１つの壁部材が、バイパスの中断された壁を閉じるように配置されている。これにより、少なくとも１つのセンサエレメントの領域に流れガイドをフロー体によって正確に規定することができることにより、正確な質量流量センサ装置の形成が可能となる。さらにこれにより、バイパスと空洞との間の壁の閉鎖により、質量流量センサ装置の評価電子機器を流れガイドから分離して配置することができることにより信頼できる質量流量センサ装置が得られる。これにより評価電子機器は、湿気や粒子、汚れから保護され、質量流量センサ装置の確実性が向上され、耐用期間が延長される。

有利な構成では、壁部材が、流れガイドに対して平行にシールリップを有しており、該シールリップが、バイパスを空洞に対してシールするために配置されている。これにより、バイパスの中断された壁の確実な閉鎖が得られる。

さらに有利な構成によれば、シールリップを備えた壁部材が、切欠に面した側で直角を形成している。これにより、バイパスの中断された壁のさらに確実なシールが得られる。

別の有利な構成では、フロー体が、壁部材の反対側に別の壁部材を有しており、該壁部材は、少なくとも１つのセンサエレメントの領域で、フロー体により、少なくとも３つの側で流れガイドを規定するために設けられている。これにより、少なくとも３つの側で流れガイドを正確に規定することができ、従って正確な測定結果が得られる。

別の有利な構成によれば、フロー体がカバーエレメントを有しており、該カバーエレメントは壁部材と別の壁部材とに機械的に連結されていて、少なくとも１つのセンサエレメントの領域でバイパスにおいて、フロー体により、閉じられた通路を形成することにより流れガイドを規定するために設けられている。閉じられた通路を規定することにより、流れガイドは正確に規定され、これにより、センサエレメントの再現可能かつ正確な測定結果が得られる。

別の有利な構成によれば、質量流量センサが支持エレメント上に配置されていて、該支持エレメントに機械的に連結されており、支持エレメントが部分的にはバイパスに、部分的には空洞に配置されている。これにより、センサエレメントを備えた質量流量センサを、バイパス内に正確かつ再現可能に配置することができる。

別の有利な構成によれば、フロー体が支持エレメント上に配置されていて、支持エレメント及び／又はケーシング本体と機械的に連結されている。これにより、フロー体により流れガイドの正確な規定が可能になる。例えば支持エレメントの製造誤差は、フロー体によりカバーすることにより、センサエレメントの測定結果に大きな影響を及ぼさない。

メイン通路に配置されたケーシング本体を有した質量流量センサ装置の縦断面図である。 ケーシング本体の一部を示した図である。 質量流量センサ装置のフロー体を示した図である。 フロー体を備えたケーシング本体の一部を示した図である。 カバーエレメントを有したフロー体を示した図である。

次に図面につき本発明の実施例を詳しく説明する。

図１に示した質量流量センサ装置２は、メイン通路４内に配置されている。この質量流量センサ装置２は例えば空気質量センサとして組み込むことができる。メイン通路４は例えば、内燃機関の吸気管である。この吸気管を、質量流量センサ装置２によって検出したい空気質量が貫流する。

質量流量センサ装置２はケーシング本体６を有しており、このケーシング本体６には流路８が配置されている。有利には流路８は、ケーシング本体６の方向付けにより、流路８の入口が、流過する空気質量の主流れ方向に向くように配置されている。

ケーシング本体６にはさらに、壁１１を有したバイパス１０が配置されている。バイパス１０は、ケーシング本体６内の流路８から分岐しており、下流側で再び流路８に開口している。ケーシング本体６には空洞１２が形成されており、バイパス１０において壁１１は、空洞１２とバイパス１０が互いに連通するように中断されている。ケーシング本体６には質量流量センサ１４が配置されており、この質量流量センサ１４は部分的にはバイパス１０内に、部分的には空洞１２内に配置されている。

図２には、ケーシング本体６の一部が、バイパス１０の壁１１が中断されている領域において示されている。質量流量センサ１４は部分的にはバイパス１０に配置されており、バイパス１０内に配置されているセンサエレメント１６を有している。質量流量センサ１４は、この質量流量センサ１４と同様に部分的にはバイパス１０内に配置されている支持エレメント１８上に配置されている。

支持エレメント１８と質量流量センサ１４は、フロー体２０によって取り囲まれており（図４）、支持エレメント１８が流れガイドに対してフロー体２０によって遮蔽され、フロー体２０が少なくとも部分的に質量流量センサ１４の周りに配置されるようになっている。

図３にはフロー体２０が示されている。フロー体２０は切欠２２を有している。フロー体２０はさらに壁部材２４を有しており、壁部材２４には、流れガイドに対して平行に、有利にはシールリップ２６が配置されている。有利な構成では、フロー体２０は別の壁部材２８を有しており、この壁部材２８は、壁部材２４に向かい合って配置されている。

図４では、フロー体２０がバイパス１０内に配置されている。フロー体２０は、バイパス１０の壁１１が空洞１２に通じるように中断されている領域に配置されており、壁部材２４が、バイパス１０の中断された壁１１を閉じるようにバイパス１０内に配置されている。

別の壁部材２８は、壁部材２４に向かい合って位置する側で、バイパス１０の壁１１に続いている。有利な構成では、別の壁部材２８は、バイパス１０の壁１１に連続的に続いている。これにより別の壁部材２８とバイパス１０の壁１１との間の移行は段部なしに行われる。センサエレメント１６を備えた質量流量センサ１４は、フロー体２０の切欠２２内に配置されている。有利な構成では、質量流量センサ１４はフロー体２０に機械的には連結されていない。これにより質量流量センサ１４及びセンサエレメント１６の損傷を防止することができる。別の有利な構成では、フロー体２０の領域における流れガイドが、質量流量センサ１４の表面により連続的に、即ち段部なしに続いている。

フロー体２０は例えば、図２に示した支持エレメント１８上に被せられ、例えば支持エレメント１８及び／又はバイパス１０の壁１１に機械的に連結されることができる。例えばフロー体２０を支持エレメント１８及び／又はバイパス１０の壁１１に接着させることができる。これにより、バイパス１０におけるフロー体２０の極めて正確かつ再現可能な配置が可能である。

図５には、カバーエレメント３０が示されている。このカバーエレメント３０は、壁部材２４、シールリップ２６、別の壁部材２８に連結されている。カバーエレメント３０をフロー体２０上に配置することにより、センサエレメント１６の領域に閉じられた流れガイドが規定される。これにより、正確かつ再現可能なセンサエレメント１６による測定結果が得られる。有利な構成では、シールリップ２６が壁部材２４に直角を成している。別の有利な構成では、カバーエレメント３０が、壁部材２４とシールリップ２６の側に直角に形成されていて、シールリップ２６と壁部材２４に対して直角を成している。このような構成は、バイパス１０を通る空気質量に対して、カバーエレメント３０によりフロー体２０を正確にシールすることができるという利点を有している。カバーエレメント３０は例えば壁部材２４及び／又は別の壁部材２８に、及び／又はシールリップ２６に接着することができる。

２ 質量流量センサ装置、 ４ メイン通路、 ６ ケーシング本体、 ８ 流路、 １０ バイパス、 １１ 壁、 １２ 空洞、 １４ 質量流量センサ、 １６ センサエレメント、 １８ 支持エレメント、 ２０ フロー体、 ２２ 切欠、 ２４ 壁部材、 ２６ シールリップ、 ２８ 別の壁部材、 ３０ カバーエレメント

Claims (7)

1. 質量流量センサ装置（２）であって、
   ケーシング本体（６）が設けられており、該ケーシング本体は、バイパス（１０）と、該バイパスから分岐した空洞（１２）とを有していて、バイパス（１０）の壁（１１）が、空洞（１２）が分岐する領域で中断されており、
   質量流量センサ（１４）が設けられており、該質量流量センサは部分的にはバイパス（１０）に、部分的には空洞（１２）に配置されていて、少なくとも１つのセンサエレメント（１６）を有しており、該センサエレメント（１６）は、流過する空気質量を検出するために、バイパス（１０）内に配置された質量流量センサ（１４）の部分に配置されており、
   切欠（２２）と少なくとも１つの壁部材（２４）とを備えたフロー体（２０）が設けられており、該フロー体（２０）は、少なくとも１つのセンサエレメント（１６）の領域で流れガイドを規定するために形成されていて、フロー体（２０）はバイパス（１０）内に、質量流量センサ（１４）の、バイパス（１０）内に配置された部分が、少なくとも部分的にフロー体（２０）の切欠（２２）内に配置されるように、かつ、少なくとも１つの壁部材（２４）が、バイパス（１０）の中断された壁（１１）を閉じるように配置されていることを特徴とする、質量流量センサ装置。
2. 壁部材（２４）が、流れガイドに対して平行にシールリップ（２６）を有しており、該シールリップ（２６）が、バイパス（１０）を空洞（１２）に対してシールするために配置されている、請求項１記載の質量流量センサ装置。
3. シールリップ（２６）を備えた壁部材（２４）が、切欠（２２）に面した側で直角を形成している、請求項２記載の質量流量センサ装置。
4. フロー体（２０）が、壁部材（２４）の反対側に別の壁部材（２８）を有しており、該壁部材（２８）は、少なくとも１つのセンサエレメント（１６）の領域で、フロー体（２０）により、少なくとも３つの側で流れガイドを規定するために設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の質量流量センサ装置。
5. フロー体（２０）がカバーエレメント（３０）を有しており、該カバーエレメント（３０）は壁部材（２４）と別の壁部材（２８）とに機械的に連結されていて、少なくとも１つのセンサエレメント（１６）の領域でバイパスにおいて、フロー体（２０）により、閉じられた通路を形成することにより流れガイドを規定するために設けられている、請求項４記載の質量流量センサ装置。
6. 質量流量センサ（１４）が支持エレメント（１８）上に配置されていて、該支持エレメント（１８）に機械的に連結されており、支持エレメント（１８）が部分的にはバイパス（１０）に、部分的には空洞（１２）に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の質量流量センサ装置。
7. フロー体（２０）が支持エレメント（１８）上に配置されていて、支持エレメント（１８）及び／又はケーシング本体（６）と機械的に連結されている、請求項６記載の質量流量センサ装置。

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