JP6154966B2 - 物理量検出装置 - Google Patents
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Description
図1は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに、本発明に係る物理量検出装置300を使用した一実施例を示す、システム図である。エンジンシリンダ112とエンジンピストン114を備える内燃機関110の動作に基づき、吸入空気が被計測気体30としてエアクリーナ122から吸入され、主通路124である例えば吸気ボディ、スロットルボディ126、吸気マニホールド128を介してエンジンシリンダ112の燃焼室に導かれる。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体30の物理量は、本発明に係る物理量検出装置300で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁152より燃料が供給され、被計測気体30と共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施例では、燃料噴射弁152は内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測気体30と共に混合気を成形し、吸気弁116を介して燃焼室に導かれ、燃焼して機械エネルギを発生する。
エアクリーナ122から取り込まれ主通路124を流れる吸入空気である被計測気体30の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置300により検出され、物理量検出装置300から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置200に入力される。また、スロットルバルブ132の開度を計測するスロットル角度センサ144の出力が制御装置200に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン114や吸気弁116や排気弁118の位置や状態、さらに内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ146の出力が、制御装置200に入力される。排気ガス24の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ148の出力が制御装置200に入力される。
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも物理量検出装置300の出力を主パラメータとして演算される。従って、物理量検出装置300の検出精度の向上や、経時変化の抑制、信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。
2.1 物理量検出装置300の外観構造
図2A〜図2Hは、物理量検出装置300の外観を示す図であり、図2Aは物理量検出装置300の正面図、図2Bは背面図、図2Cは左側面図、図2Dは右側面図、図2Eは平面図、図2Fは下面図、図2Gは図2AのIIg−IIg線断面図、図2Hは図2Gの要部IIhを拡大して示す図である。
物理量検出装置300は、フランジ311から主通路124の中心方向に向かって延びる計測部331の中間部に第2副通路入口306aが設けられ、計測部331の先端部に第1副通路入口305aが設けられている。したがって、主通路124の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を第1副通路305及び第2副通路306にそれぞれ取り込むことができる。従って、物理量検出装置300は、主通路124の内壁面から離れた部分の気体の物理量を測定することができ、熱や内壁面近傍の流速低下に関係する物理量の計測誤差を低減できる。
フランジ311には、主通路124と対向する下面312に、窪み313が複数個設けられており、主通路124との間の熱伝達面を低減し、物理量検出装置300が熱の影響を受け難くしている(図2F)。物理量検出装置300は、主通路124に設けられた取り付け孔から内部に計測部331が挿入され、主通路124にフランジ311の下面312が対向する。主通路124は例えば吸気ボディであり、主通路124が高温に維持されていることが多い。逆に寒冷地での始動時には、主通路124が極めて低い温度であることが考えられる。このような主通路124の高温あるいは低温の状態が種々の物理量の計測に影響を及ぼすと、計測精度が低下する。フランジ311は、下面312に窪み313を有しており、主通路124に対向する下面312と主通路124との間に空間が成形されている。したがって、物理量検出装置300に対する主通路124からの熱伝達を低減し、熱による測定精度の低下を防止できる。
外部接続部321は、フランジ311の上面に設けられてフランジ311から被計測気体30の流れ方向下流側に向かって突出するコネクタ322を有している。コネクタ322には、制御装置200との間を接続する通信ケーブルを差し込むための差し込み穴322aが設けられている。差し込み穴322a内には、図2Dに示すように、内部に4本の外部端子323が設けられている。外部端子323は、物理量検出装置300の計測結果である物理量の情報を出力するための端子および物理量検出装置300が動作するための直流電力を供給するための電源端子となる。
3.1 副通路と流量検出部の構造と効果
次に、ハウジング302の全体構造について図3A〜図3Eを用いて説明する。図3A〜図3Eは、物理量検出装置300から表カバー303および裏カバー304を取り外したハウジング302の状態を示す図であり、図3Aはハウジング302の正面図、図3Bはハウジング302の背面図、図3Cはハウジング302の左側面図、図3Dはハウジング302の右側面図、図3Eは図3AのIIIe−IIIe線断面図である。
計測部331の長さ方向先端側には、第1副通路305を成形するための副通路溝が設けられている。第1副通路305を形成するための副通路溝は、図3Aに示される表側副通路溝332と、図3Bに示される裏側副通路溝334を有している。表側副通路溝332は、図3Aに示すように、計測部331の下流側外壁338に開口する第1副通路出口305bから上流側外壁336に向かって移行するに従って漸次計測部331の基端側であるフランジ311側に湾曲し、上流側外壁336の近傍位置で、計測部331を厚さ方向に貫通する開口部333に連通している。開口部333は、上流側外壁336と下流側外壁338との間に亘って延びるように、主通路124の被計測気体30の流れ方向に沿って形成されている。
第2副通路306は、被計測気体30の流れ方向に沿うように、フランジ311と平行に第2副通路入口306aと第2副通路出口306bとの間に亘って一直線状に形成されている。第2副通路入口306aは、上流側外壁336の一部を切り欠いて形成され、第2副通路出口306bは、下流側外壁338の一部を切り欠いて形成されている。具体的には、図3Bに示すように、仕切壁335の上面に連続して沿う位置において、計測部331の裏面側から上流側外壁336の一部と下流側外壁338の一部を切り欠いて形成されている。第2副通路入口306aと第2副通路出口306bは、回路基板400の裏面と面一になる深さ位置まで切り欠かれている(図3C)。第2副通路306は、回路基板400の基板本体401の裏面に沿って被計測気体30が通過するので、基板本体401を冷却するクーリングチャンネルとして機能する。回路基板400は、LSIやマイコンなどの熱を持つものが多く、これらの熱を基板本体401の裏面に伝達し、第2副通路306を通過する被計測気体30によって放熱することができる。
この形態では、上流側外壁336と下流側外壁338を切り欠くかわりに、上流側外壁336と下流側外壁338に貫通孔337を設けることにより、第2副通路入口306aと第2副通路出口306bを形成している。上述の図3B〜図3Eに示す第2副通路のように、上流側外壁336と下流側外壁338をそれぞれ切り欠いて第2副通路入口306aと第2副通路出口306bを形成すると、かかる位置において上流側外壁336の幅と下流側外壁338の幅が局所的に狭くなっているので、モールド成形時の熱ひけ等により、切り欠きを起点として、計測部331が略くの字状に歪むおそれがある。本形態によれば、切り欠きのかわりに貫通孔を設けているので、計測部331が略くの字状に折れ曲がるのを防ぐことができる。したがって、ハウジング302の歪みにより被計測気体30に対する検出部の位置や向きが変わって検出精度に影響を与えるのを防ぐことができ、個体差がなく常に一定の検出精度を確保できる。
他の実施例として、裏カバー304に、第2副通路306とセンサ室Rsとの間を区画する区画壁を設けてもよい。かかる構成によれば、第2副通路306からセンサ室Rsに間接的に被計測気体30を流れ込ませることができ、圧力センサに対する動圧の影響を小さくし、湿度センサへの汚損物や水滴の付着を抑制できる。
図5Aは表カバー303の外観を示す図であり、図5A(a)は正面図、図5A(b)は、図5A(a)のVa−Va線断面図、図5B(a)は背面図、図5B(b)は、図5B(a)のVb−Vb線断面図である。図6は裏カバー304の外観を示す図であり、図6(a)は正面図、図6(b)は図6(a)のVI−VI線断面図である。
次に、回路基板400のハウジング302への樹脂モールド工程による固定について説明する。副通路を成形する副通路溝の所定の場所、例えば本実施例では、表側副通路溝332と裏側副通路溝334のつながりの部分である開口部333に、回路基板400の流量検出部602が配置されるように、回路基板400がハウジング302に一体にモールドされている。
次に、端子接続部の構造について図9Aから図9Dを用いて以下に説明する。図9Aは、端子接続部の構造を説明する図、図9Bは、端子接続部の構造を説明する図、図9Cは、図9AのIXc−IXc線断面図、図9Dは、図9BのIXd−IXd線断面図である。
4.1 流量検出部602を備える計測用流路面430の成形
図7A〜図7Fに回路基板400の外観を示す。なお、回路基板400の外観上に記載した斜線部分は、樹脂モールド工程でハウジング302を成形する際に樹脂により回路基板400が覆われて固定される固定面432および固定面434を示す。
ベース部402の上流側の端辺で且つ突出部403側の角部には、温度検出部451が設けられている。温度検出部451は、主通路124を流れる被計測気体30の物理量を検出するための検出部の一つを構成するものであり、回路基板400に設けられている。回路基板400は、第2副通路306の第2副通路入口306aから被計測気体30の上流に向かって突出する突出部450を有しており、温度検出部451は、突出部450でかつ回路基板400の裏面に設けられたチップ型の温度センサ453を有している。温度センサ453とその配線部分は、合成樹脂材で被覆されており、塩水の付着により電食が生ずるのを防いでいる。
5.1 物理量検出装置300の回路構成の全体
図10Aは物理量検出装置300の回路図である。物理量検出装置300は、流量検出回路601と、温湿度検出回路701を有している。
124 主通路
300 物理量検出装置
302 ハウジング
303 表カバー
304 裏カバー
332 表側副通路溝
333 開口部
335 仕切壁
353 突出部
354 傾斜部
356 絞り部
400 回路基板
404 金線ワイヤ(接続ワイヤ)
418 合成樹脂材
421A、421B 圧力センサ
422 湿度センサ
602 流量検出部(センサ素子)
Claims (7)
- 主通路を通過する被計測気体の物理量を検出する物理量検出装置であって、
前記主通路の内部に挿入されるハウジングと、
該ハウジングに固定されて前記ハウジングとの協働により前記主通路から前記被計測気体の一部が流れ込む副通路を構成するカバーと、
前記ハウジングに収容されて前記副通路内に露出する回路基板と、
該回路基板に取り付けられて前記副通路内で前記被計測気体の流量を検出するセンサ素子と、
該センサ素子を前記回路基板に電気的に接続する接続ワイヤと、
該接続ワイヤを含む前記センサ素子と前記回路基板の接続部分に塗布されて硬化することにより該接続部分を封止する合成樹脂材と、を有し、
前記カバーは、前記副通路内に突出して前記合成樹脂材の少なくとも一部を覆う突出部を有することを特徴とする物理量検出装置。 - 前記回路基板は、前記副通路内を通過する前記被計測気体の流れ方向に沿って配置され、
前記合成樹脂材は、前記回路基板の基板面で前記センサ素子に対して前記副通路を通過する前記被計測気体の流れ方向に交差する方向に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の物理量検出装置。 - 前記合成樹脂材は、前記回路基板から突出する段差をもった形状を有しており、
前記突出部は、前記合成樹脂材に対向する第1の対向部を有していることを特徴とする請求項2に記載の物理量検出装置。 - 前記突出部は、前記副通路を構成する仕切壁と前記合成樹脂材との間で前記回路基板の基板面に対向する第2の対向部を有していることを特徴とする請求項3に記載の物理量検出装置。
- 前記第2の対向部は、前記仕切壁と前記合成樹脂材との間から、前記合成樹脂材よりも前記副通路内を通過する前記被計測気体の流れ方向上流側の位置、もしくは流れ方向上流側と下流側の位置まで延出していることを特徴とする請求項4に記載の物理量検出装置。
- 前記第2の対向部は、前記センサ素子よりも前記被計測気体の流れ方向上流側において、流れ方向下流側に移行するにしたがって前記センサ素子に漸次接近する方向に傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項5に記載の物理量検出装置。
- 前記カバーは、前記センサ素子と対向する位置に前記副通路の流路面積を絞る絞り部を有しており、該絞り部の前記流量検出部に最も接近した最狭部と前記第1の対向部とが同一平面を形成することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
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