JP6747124B2 - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor Download PDF

Info

Publication number
JP6747124B2
JP6747124B2 JP2016139245A JP2016139245A JP6747124B2 JP 6747124 B2 JP6747124 B2 JP 6747124B2 JP 2016139245 A JP2016139245 A JP 2016139245A JP 2016139245 A JP2016139245 A JP 2016139245A JP 6747124 B2 JP6747124 B2 JP 6747124B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
fluid
humidity
detection
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2016139245A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018009889A (en
Inventor
勇希 櫻井
勇希 櫻井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2016139245A priority Critical patent/JP6747124B2/en
Publication of JP2018009889A publication Critical patent/JP2018009889A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6747124B2 publication Critical patent/JP6747124B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

本発明は、流体の流量を検出する流量センサに関する。 The present invention relates to a flow rate sensor that detects a flow rate of a fluid.

従来より、例えば特許文献1に示されるように、流体の流量を検出する流量センサが知られている。この種の流量センサは、発熱部および発熱部を挟むように配置された2つの感温部を有する流量検出部が設けられている。発熱部および2つの感温部は流体の流れ方向に沿って配置されており、発熱部の上流側と下流側に配置された感温部による温度検出値の差分を利用し、流量を算出している。 2. Description of the Related Art A flow rate sensor that detects a flow rate of a fluid has been conventionally known as disclosed in Patent Document 1, for example. This type of flow rate sensor is provided with a flow rate detecting section having a heat generating section and two temperature sensing sections arranged so as to sandwich the heat generating section. The heat generating part and the two temperature sensing parts are arranged along the flow direction of the fluid, and the flow rate is calculated using the difference between the temperature detection values of the temperature sensing parts arranged on the upstream side and the downstream side of the heat generating part. ing.

ところが、流体(例えば空気)中に水分が含まれる場合には、水分量(つまり湿度)によって比熱値等が変化するため、検出した流量に誤差が生じる。このような誤差は、特に車両内燃機関の燃料噴射制御のように、高精度の流量測定(空気量)を必要とする用途においては、好ましくない。 However, when the fluid (for example, air) contains moisture, the specific heat value and the like change depending on the amount of moisture (that is, humidity), so that an error occurs in the detected flow rate. Such an error is not preferable particularly in applications requiring highly accurate flow rate measurement (air amount), such as fuel injection control of a vehicle internal combustion engine.

そこで、例えば特許文献2では、流量検出部の近傍に湿度検出部を設け、湿度検出部で検出した水分量に基づいて流量検出部で検出した流量を補正することで、流量の検出精度を向上させることが開示されている。この流量センサでは、図8に示すように、流体流れ方向に沿って湿度検出部J130が流量検出部J120の上流側に位置するように直列的に配置し、あるいは図9に示すように、流体の流れ方向に沿って湿度検出部J130が流量検出部J120の少なくとも発熱部よりも上流側に位置するように並列に配置している。 Therefore, in Patent Document 2, for example, a humidity detection unit is provided near the flow rate detection unit, and the flow rate detected by the flow rate detection unit is corrected based on the amount of water detected by the humidity detection unit, thereby improving the flow rate detection accuracy. It is disclosed to do. In this flow rate sensor, as shown in FIG. 8, the humidity detecting section J130 is arranged in series so as to be located on the upstream side of the flow rate detecting section J120 along the fluid flow direction, or as shown in FIG. The humidity detectors J130 are arranged in parallel so that they are located at least upstream of the heat generating portion of the flow rate detector J120 along the flow direction.

特許第3468731号公報Japanese Patent No. 3468731 特開2008−157742号公報JP, 2008-157742, A

ところで、内燃機関の吸気通路では、吸気行程の流体流れ方向αに加えて、圧縮行程における吸気バルブと排気バルブの開閉タイミングに依存する脈動の流体流れ方向βが発生する場合がある。 Incidentally, in the intake passage of the internal combustion engine, in addition to the fluid flow direction α in the intake stroke, a pulsating fluid flow direction β depending on the opening/closing timing of the intake valve and the exhaust valve in the compression stroke may occur.

図8に示す構成では、流体流れ方向αにおいては、湿度検出部J130は流量検出部J120の発熱部による温度分布の影響を受けないが、流体流れ方向βにおいては、湿度検出部J130は流量検出部J120の発熱部による温度分布の影響を受けることになる。また、図9に示す構成では、流体流れ方向α、βいずれにおいても、湿度検出部J130は流量検出部J120の発熱部による温度分布の影響を受けることになる。このため、図8、図9に示す構成では、流体流れ方向が変化した場合に湿度を正確に測定できず、流量の検出精度を担保することができない。 In the configuration shown in FIG. 8, the humidity detecting unit J130 is not affected by the temperature distribution of the heat generating unit of the flow rate detecting unit J120 in the fluid flow direction α, but the humidity detecting unit J130 detects the flow rate in the fluid flow direction β. It will be affected by the temperature distribution due to the heat generating portion of the portion J120. In the configuration shown in FIG. 9, the humidity detecting unit J130 is affected by the temperature distribution of the heat generating unit of the flow rate detecting unit J120 in both the fluid flow directions α and β. Therefore, with the configurations shown in FIGS. 8 and 9, the humidity cannot be accurately measured when the fluid flow direction changes, and the flow rate detection accuracy cannot be ensured.

本発明は上記点に鑑み、流体の流量の検出精度を向上させることが可能な流量センサを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention has an object to provide a flow rate sensor capable of improving the detection accuracy of the flow rate of a fluid.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、少なくとも発熱部(121)を有し、流体の流量を検出する流量検出部(120)と、前記流体の流れ方向に沿って前記流量検出部を挟むように設けられ、前記流体の湿度を検出する2つの湿度検出部(130、140)とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, there is at least a heat generating part (121), and a flow rate detecting part (120) for detecting the flow rate of the fluid, and the flow rate along the flow direction of the fluid. Two humidity detection units (130, 140) are provided so as to sandwich the detection unit and detect the humidity of the fluid.

これにより、流体の流れ方向が変化した場合においても、2つの湿度検出部のうち流体流れ方向において流量検出部の上流に位置する湿度検出部は、流量検出部の発熱部による熱の影響を受けず、湿度を正確に検出できる。このため、異なる流体流れ方向のそれぞれにおいて流量検出部よりも上流に位置する湿度検出部の検出値を用いて流量検出部で検出した流量を補正することで、流量センサによる流量の検出精度を向上させることができる。 As a result, even when the flow direction of the fluid changes, the humidity detection unit located upstream of the flow rate detection unit in the fluid flow direction of the two humidity detection units is affected by the heat of the heat generation unit of the flow rate detection unit. The humidity can be detected accurately. Therefore, the accuracy of flow rate detection by the flow rate sensor is improved by correcting the flow rate detected by the flow rate detection section using the detection value of the humidity detection section located upstream of the flow rate detection section in each of the different fluid flow directions. Can be made.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 Note that the reference numerals in parentheses of the above-mentioned means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.

第1実施形態の半導体装置を備えるエンジンの概略図である。It is a schematic diagram of an engine provided with a semiconductor device of a 1st embodiment. 吸気通路における流体流れ方向を示す図である。It is a figure which shows the fluid flow direction in an intake passage. 半導体装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of a semiconductor device. 流量検出部の概略構成および流体流れ方向が変化した場合の感温部の検出値を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of a flow volume detection part, and the detection value of a temperature sensing part when a fluid flow direction changes. 半導体装置の主要部および流体流れ方向が変化した場合の半導体装置周辺の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the semiconductor device periphery when the main part of a semiconductor device and the flow direction of a fluid change. 流体流れ方向に基づく半導体装置の湿度検出値の出力を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing the output of the humidity detection value of the semiconductor device based on the fluid flow direction. 第2実施形態の半導体装置の主要部および流体流れ方向が変化した場合の半導体装置周辺の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the semiconductor device periphery when the principal part of the semiconductor device of 2nd Embodiment and the fluid flow direction change. 従来技術の半導体装置の主要部および流体流れ方向が変化した場合の半導体装置周辺の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the semiconductor device periphery when the principal part of a semiconductor device of a prior art and the fluid flow direction change. 従来技術の半導体装置の主要部および流体流れ方向が変化した場合の半導体装置周辺の温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the semiconductor device periphery when the principal part of a semiconductor device of a prior art and the fluid flow direction change.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following respective embodiments, the same or equivalent portions are designated by the same reference numerals in the drawings.

(第1実施形態)
以下、本発明の流量センサを内燃機関の吸気流量の検出に用いた実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment in which the flow rate sensor of the present invention is used for detecting the intake flow rate of an internal combustion engine will be described based on FIGS.

図1に示すように、内燃機関10は、ピストン11、燃焼室12、吸気バルブ13、排気バルブ14、点火プラグ15等を備えている。燃焼室12には、吸気通路16および排気通路17が接続されている。燃焼室12への吸気は吸気通路16から供給され、燃焼室12からの排気は排気通路13に排出される。 As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes a piston 11, a combustion chamber 12, an intake valve 13, an exhaust valve 14, a spark plug 15, and the like. An intake passage 16 and an exhaust passage 17 are connected to the combustion chamber 12. The intake air to the combustion chamber 12 is supplied from the intake passage 16, and the exhaust air from the combustion chamber 12 is discharged to the exhaust passage 13.

吸気通路16には、吸気通路16を流れる空気に燃料を噴射する燃料噴射弁18、吸気通路16の空気流量を調整するスロットルバルブ19、吸気通路16の空気流量を検出する流量センサ100が設けられている。 The intake passage 16 is provided with a fuel injection valve 18 for injecting fuel into the air flowing through the intake passage 16, a throttle valve 19 for adjusting the air flow rate of the intake passage 16, and a flow rate sensor 100 for detecting the air flow rate of the intake passage 16. ing.

図2に示すように、吸気通路16では、内燃機関10の行程に依存して流体流れ方向が変化する。具体的には、内燃機関10の燃焼室12に向かう流体流れ方向αと、内燃機関10の燃焼室12と反対側に向かう流体流れ方向βとが存在する。流体流れ方向αと流体流れ方向βは、反対向きの方向となっている。 As shown in FIG. 2, in the intake passage 16, the fluid flow direction changes depending on the stroke of the internal combustion engine 10. Specifically, there is a fluid flow direction α toward the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10 and a fluid flow direction β toward the opposite side of the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10. The fluid flow direction α and the fluid flow direction β are opposite to each other.

内燃機関10の吸気行程において、流体は流体流れ方向αに流れる。一方、内燃機関10の圧縮行程において、排気バルブ14が閉じており吸気バルブ13に若干の隙間が存在する場合に、脈動が発生して流体は流体流れ方向βに流れる。 In the intake stroke of the internal combustion engine 10, the fluid flows in the fluid flow direction α. On the other hand, in the compression stroke of the internal combustion engine 10, when the exhaust valve 14 is closed and there is a slight gap in the intake valve 13, pulsation occurs and the fluid flows in the fluid flow direction β.

図3に示すように、流量センサ100は、半導体基板110を備えた半導体装置として構成されている。半導体基板110としては、例えばシリコン基板を用いることができる。半導体基板110には、流量センサ100の主要部である流量検出部120、湿度検出部130、140が設けられている。湿度検出部130、140は、流量検出部120の近傍に設けられている。流量検出部120および湿度検出部130、140は、半導体基板110における同一面に設けられている。 As shown in FIG. 3, the flow rate sensor 100 is configured as a semiconductor device including a semiconductor substrate 110. As the semiconductor substrate 110, for example, a silicon substrate can be used. The semiconductor substrate 110 is provided with a flow rate detecting section 120 and humidity detecting sections 130 and 140, which are main parts of the flow rate sensor 100. The humidity detectors 130 and 140 are provided near the flow rate detector 120. The flow rate detector 120 and the humidity detectors 130 and 140 are provided on the same surface of the semiconductor substrate 110.

図3では、左側から右側に向かう方向が流体流れ方向αとなっており、右側から左側に向かう方向が流体流れ方向βとなっている。これらの流体流れ方向α、βに沿って、2つの湿度検出部130、140が流量検出部120を挟むように配置されている。2つの湿度検出部130、140は、流量検出部120に隣接して配置されている。流体流れ方向αにおいては、第1湿度検出部130が流量検出部120の上流側に位置し、第2湿度検出部140が流量検出部120の下流側に位置する。また、流体流れ方向βにおいては、第1湿度検出部130が流量検出部120の下流側に位置し、第2湿度検出部140が流量検出部120の上流側に位置する。 In FIG. 3, the direction from the left side to the right side is the fluid flow direction α, and the direction from the right side to the left side is the fluid flow direction β. Two humidity detecting sections 130 and 140 are arranged so as to sandwich the flow rate detecting section 120 along the fluid flow directions α and β. The two humidity detectors 130 and 140 are arranged adjacent to the flow rate detector 120. In the fluid flow direction α, the first humidity detector 130 is located upstream of the flow rate detector 120, and the second humidity detector 140 is located downstream of the flow rate detector 120. Further, in the fluid flow direction β, the first humidity detecting unit 130 is located downstream of the flow rate detecting unit 120 and the second humidity detecting unit 140 is located upstream of the flow rate detecting unit 120.

図4に示すように、流量検出部120は、発熱部121および感温部122、123を備えている。発熱部121は発熱抵抗体として構成され、感温部122、123は測温抵抗体として構成されている。 As shown in FIG. 4, the flow rate detecting unit 120 includes a heat generating unit 121 and temperature sensing units 122 and 123. The heat generating part 121 is configured as a heat generating resistor, and the temperature sensing parts 122 and 123 are configured as temperature measuring resistors.

図4では、左側から右側に向かう方向が流体流れ方向αとなっており、右側から左側に向かう方向が流体流れ方向βとなっている。これらの流体流れ方向α、βに沿って、2つの感温部122、123が発熱部121を挟むように配置されている。流体流れ方向αにおいては、第1感温部122が発熱部121の上流側に位置し、第2感温部123が発熱部121の下流側に位置する。流体流れ方向βにおいては、第1感温部122が発熱部121の下流側に位置し、第2感温部123が発熱部121の上流側に位置する。 In FIG. 4, the direction from the left side to the right side is the fluid flow direction α, and the direction from the right side to the left side is the fluid flow direction β. Two temperature sensitive parts 122 and 123 are arranged so as to sandwich the heat generating part 121 along the fluid flow directions α and β. In the fluid flow direction α, the first temperature sensitive part 122 is located upstream of the heat generating part 121, and the second temperature sensitive part 123 is located downstream of the heat generating part 121. In the fluid flow direction β, the first temperature sensitive section 122 is located downstream of the heat generating section 121, and the second temperature sensitive section 123 is located upstream of the heat generating section 121.

流量検出部120では、発熱部121によって流体が加熱されることによる温度上昇値を検出することで流体の流量検出が行われる。すなわち、流体流れ方向α、βにおいて、発熱部121の上流側および下流側に位置する感温部122、123による流体の温度検出値T122、T123の差分を利用し、流体の流量を算出している。 The flow rate detection unit 120 detects the flow rate of the fluid by detecting the temperature rise value due to the heating of the fluid by the heat generation unit 121. That is, in the fluid flow directions α and β, the flow rate of the fluid is calculated by using the difference between the temperature detection values T 122 and T 123 of the fluid detected by the temperature sensing portions 122 and 123 located on the upstream side and the downstream side of the heat generating section 121. doing.

流体が流体流れ方向αに流れる場合には、上流側の第1感温部122の検出値T122は下流側の第2感温部123の検出値T123より低くなる。また、流体が流体流れ方向βに流れる場合には、上流側の第2感温部123の検出値T123が下流側の第1感温部122の検出値T122より小さくなる。このため、第1感温部122および第2感温部123の検出値T122、T123を比較することで、流体が流体流れ方向α、βのいずれの方向に流れているのかを判断できる。具体的には、第1感温部122の検出値T122<第2感温部123の検出値T123の場合は、流体が流体流れ方向αに流れており、第1感温部122の検出値T122>第2感温部123の検出値T123の場合は、流体が流体流れ方向βに流れている。 When the fluid flows in the fluid flow direction α, the detection value T 122 of the first temperature-sensitive portion 122 on the upstream side becomes lower than the detection value T 123 of the second temperature-sensitive portion 123 on the downstream side. Further, when the fluid flows in the fluid flow direction β, the detection value T 123 of the second temperature-sensitive section 123 on the upstream side becomes smaller than the detection value T 122 of the first temperature-sensitive section 122 on the downstream side. Therefore, by comparing the detection values T 122 and T 123 of the first temperature sensing unit 122 and the second temperature sensing unit 123, it is possible to determine which of the fluid flow directions α and β the fluid is flowing. .. Specifically, when the detection value T 122 of the first temperature sensing unit 122 <the detection value T 123 of the second temperature sensing unit 123, the fluid is flowing in the fluid flow direction α, and When the detected value T 122 >the detected value T 123 of the second temperature sensing portion 123, the fluid is flowing in the fluid flow direction β.

図3に戻り、湿度検出部130、140は、所謂容量式の湿度センサとして構成されている。湿度検出部130、140は、それぞれ図示しない検出電極および参照電極を備えている。そして、検出電極および参照電極を覆うように、半導体基板110上に図示しないシリコン窒化膜などの保護膜が形成され、保護膜上に検出電極を覆うように、図示しないポリイミドなどの感湿材料からなる感湿膜が形成されている。湿度検出部130、140では、検出電極間の静電容量と参照電極間の静電容量との容量差から湿度を検出することができる。 Returning to FIG. 3, the humidity detectors 130 and 140 are configured as so-called capacitive humidity sensors. The humidity detection units 130 and 140 are provided with a detection electrode and a reference electrode (not shown), respectively. Then, a protective film such as a silicon nitride film (not shown) is formed on the semiconductor substrate 110 so as to cover the detection electrode and the reference electrode, and a moisture-sensitive material such as polyimide (not shown) is formed so as to cover the detection electrode on the protective film. The moisture-sensitive film is formed. The humidity detectors 130 and 140 can detect humidity from the capacitance difference between the capacitance between the detection electrodes and the capacitance between the reference electrodes.

半導体基板110には、回路部150が設けられている。回路部150は、MOSトランジスタやダイオードなどの素子や配線から構成され、流量検出部120及び湿度検出部130、140と電気的に接続されている。そして、流量検出部120及び湿度検出部130、140から出力された信号を処理する信号処理回路や検出時において流量検出部120、湿度検出部130、140に印加される信号を生成する回路などを含んでいる。 A circuit portion 150 is provided on the semiconductor substrate 110. The circuit unit 150 is composed of elements such as MOS transistors and diodes and wiring, and is electrically connected to the flow rate detection unit 120 and the humidity detection units 130 and 140. A signal processing circuit that processes signals output from the flow rate detection unit 120 and the humidity detection units 130 and 140, a circuit that generates signals applied to the flow rate detection unit 120, the humidity detection units 130 and 140 at the time of detection, and the like. Contains.

半導体基板110に構成された回路部150の端部には、電極としてのパッド160が形成されており、このパッド160は、外部出力端子としてのリード170とワイヤ180を介して接続されている。したがって、回路部140と外部(例えば外部ECU)とが、リード170を介して電気的に信号を授受することができる。 A pad 160 as an electrode is formed at an end of the circuit section 150 formed on the semiconductor substrate 110, and the pad 160 is connected to a lead 170 as an external output terminal via a wire 180. Therefore, the circuit unit 140 and the outside (for example, the external ECU) can electrically exchange signals via the leads 170.

半導体基板110は、流量検出部120及び湿度検出部130の形成面の裏面を搭載面として、支持部材190に例えば接着によって固定されている。本実施形態においては、支持部材190が、リード170とともにリードフレームの一部として構成されている。 The semiconductor substrate 110 is fixed to the support member 190 by, for example, adhesion, with the back surface of the formation surface of the flow rate detection unit 120 and the humidity detection unit 130 as the mounting surface. In the present embodiment, the support member 190 is configured as a part of the lead frame together with the lead 170.

そして、パッド160を含み、流量検出部120及び湿度検出部130の形成領域を除く半導体基板110の一部、この半導体基板110の一部に対応する支持部材190の一部、ワイヤ180およびリード170の一部が、エポキシ樹脂などの封止樹脂200によって一体的に被覆(モールド)されている。 Then, a part of the semiconductor substrate 110 including the pad 160 and excluding the formation region of the flow rate detecting unit 120 and the humidity detecting unit 130, a part of the supporting member 190 corresponding to the part of the semiconductor substrate 110, the wire 180 and the lead 170. Is partially covered (molded) with a sealing resin 200 such as an epoxy resin.

次に、流量検出部120における流体流量の検出について説明する。吸気通路16を通過する空気に水分が含まれる場合には、水分量によって比熱値等が変化し、流量検出部120で検出する流量に誤差が生じる。このため、本実施形態の流量センサ100では、湿度検出部130、140で検出した湿度に基づいて、流量検出部120で検出した流量を補正するように構成されている。 Next, detection of the fluid flow rate by the flow rate detection unit 120 will be described. When the air passing through the intake passage 16 contains water, the specific heat value or the like changes depending on the amount of water, which causes an error in the flow rate detected by the flow rate detection unit 120. Therefore, the flow rate sensor 100 of the present embodiment is configured to correct the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 based on the humidity detected by the humidity detection units 130 and 140.

流量検出部120を通過する流体は、流量検出部120に含まれる発熱部121によって加熱されることで流体の温度が上昇する。このため、流量検出部120を通過する流体は、流体流れ方向α、βの下流側で温度が高くなる温度分布が生じる。 The fluid passing through the flow rate detecting unit 120 is heated by the heat generating unit 121 included in the flow rate detecting unit 120, so that the temperature of the fluid rises. Therefore, the fluid passing through the flow rate detection unit 120 has a temperature distribution in which the temperature rises on the downstream side in the fluid flow directions α and β.

図5に示すように、2つの流体流れ方向α、βにおいて、流量検出部120を通過する流体の温度分布が異なる。このため、流体流れ方向α、βによって、流量検出部120を挟んで配置され2つの湿度検出部130、140が受ける温度分布の影響が異なる。 As shown in FIG. 5, the temperature distribution of the fluid passing through the flow rate detection unit 120 is different in the two fluid flow directions α and β. Therefore, the influence of the temperature distribution on the two humidity detection units 130 and 140 arranged with the flow rate detection unit 120 interposed therebetween differs depending on the fluid flow directions α and β.

流体流れ方向αでは、流量検出部120の下流側に位置する第2湿度検出部140は温度分布の影響を受け、流量検出部120の上流側に位置する第1湿度検出部130は温度分布の影響を受けない。また、流体流れ方向βでは、流量検出部120の下流側に位置する第1湿度検出部130は温度分布の影響を受け、流量検出部120の上流側に位置する第2湿度検出部140は温度分布の影響を受けない。 In the fluid flow direction α, the second humidity detecting unit 140 located on the downstream side of the flow rate detecting unit 120 is affected by the temperature distribution, and the first humidity detecting unit 130 located on the upstream side of the flow rate detecting unit 120 is affected by the temperature distribution. Not affected. Further, in the fluid flow direction β, the first humidity detecting unit 130 located on the downstream side of the flow rate detecting unit 120 is affected by the temperature distribution, and the second humidity detecting unit 140 located on the upstream side of the flow rate detecting unit 120 has a temperature. Unaffected by distribution.

次に、本実施形態の流量センサ100による流量の検出を図6を用いて説明する。図6に示すフローチャートは、回路部140で行われる処理を示している。 Next, detection of the flow rate by the flow rate sensor 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The flowchart shown in FIG. 6 shows the processing performed by the circuit unit 140.

まず、S10の処理で、流量検出部120によって吸気通路16を通過する流体の流量を検出する。S10の処理では、流量検出部120を構成する第1感温部122および感温部123のそれぞれで流体の温度を検出し、これらの検出値の差分に基づいて流体の流量を取得している。 First, in the process of S10, the flow rate detector 120 detects the flow rate of the fluid passing through the intake passage 16. In the process of S10, the temperature of the fluid is detected by each of the first temperature sensing unit 122 and the temperature sensing unit 123 that configure the flow rate detection unit 120, and the flow rate of the fluid is acquired based on the difference between the detected values. ..

次に、S11の処理で、第1湿度検出部130および第2湿度検出部140で流体の湿度を検出する。 Next, in the process of S11, the humidity of the fluid is detected by the first humidity detector 130 and the second humidity detector 140.

次に、S12の処理で、第1感温部122の検出値が第2感温部123の検出値を上回っているか否かを判定する。 Next, in the process of S12, it is determined whether the detection value of the first temperature sensing unit 122 exceeds the detection value of the second temperature sensing unit 123.

S12の判定処理の結果、第1感温部122の検出値が第2感温部123の検出値を上回っていないと判定された場合には、流体が流体流れ方向αに流れていると判断できる。このため、S13の処理では、流体流れ方向αにおいて流量検出部120の上流側に位置する第1湿度検出部130の検出値を用い、流量検出部120で検出した流量を補正する。 As a result of the determination processing of S12, when it is determined that the detection value of the first temperature sensing unit 122 does not exceed the detection value of the second temperature sensing unit 123, it is determined that the fluid is flowing in the fluid flow direction α. it can. Therefore, in the process of S13, the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 is corrected using the detection value of the first humidity detection unit 130 located upstream of the flow rate detection unit 120 in the fluid flow direction α.

一方、S12の判定処理の結果、第1感温部122の検出値が第2感温部123の検出値を上回っていると判定された場合には、流体が流体流れ方向βに流れていると判断できる。このため、S14の処理では、流体流れ方向βにおいて流量検出部120の上流側に位置する第2湿度検出部140の検出値を用い、流量検出部120で検出した流量を補正する。 On the other hand, as a result of the determination processing in S12, when it is determined that the detection value of the first temperature sensing unit 122 exceeds the detection value of the second temperature sensing unit 123, the fluid is flowing in the fluid flow direction β. Can be judged. Therefore, in the process of S14, the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 is corrected using the detection value of the second humidity detection unit 140 located upstream of the flow rate detection unit 120 in the fluid flow direction β.

以上説明した本実施形態によれば、流体流れ方向α、βに沿って、流量検出検出部120を挟むように2つの湿度検出部130、140を設けている。これにより、流体の流れ方向が変化した場合においても、2つの湿度検出部130、140のうち流体流れ方向α、βにおいて流量検出部120の上流に位置する湿度検出部130、140は、流量検出部120の発熱部121による熱の影響を受けず、湿度を正確に検出できる。このため、流体流れ方向αまたは流体流れ方向βにおいて流量検出部120の上流に位置する湿度検出部130、140の検出値を用いて流量検出部120で検出した流量を補正することで、流量センサ100による流量の検出精度を向上させることができる。 According to the present embodiment described above, the two humidity detection units 130 and 140 are provided along the fluid flow directions α and β so as to sandwich the flow rate detection detection unit 120. As a result, even when the flow direction of the fluid changes, the humidity detecting units 130 and 140 located upstream of the flow rate detecting unit 120 in the fluid flow directions α and β of the two humidity detecting units 130 and 140 detect the flow rate. Humidity can be accurately detected without being affected by heat generated by the heat generating portion 121 of the portion 120. Therefore, by correcting the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 using the detection values of the humidity detection units 130 and 140 located upstream of the flow rate detection unit 120 in the fluid flow direction α or the fluid flow direction β, the flow rate sensor It is possible to improve the accuracy of flow rate detection by 100.

また、本実施形態では、流量検出部120に含まれる2つの感温部122、123の検出値を利用し、流体が流体流れ方向αまたは流体流れ方向βのいずれの方向に流れているのかを判断している。これにより、2つの湿度検出部130、140のいずれが流体流れ方向における流量検出部120の上流側に位置するのかを判断でき、常に流量検出部120を構成する発熱部121の影響を受けない湿度検出部130、140の検出値を用いて流量の補正を行うことができる。 In addition, in the present embodiment, the detection values of the two temperature sensing units 122 and 123 included in the flow rate detection unit 120 are used to determine whether the fluid is flowing in the fluid flow direction α or the fluid flow direction β. Deciding. Accordingly, it is possible to determine which of the two humidity detection units 130 and 140 is located upstream of the flow rate detection unit 120 in the fluid flow direction, and the humidity is not always affected by the heat generation unit 121 configuring the flow rate detection unit 120. The flow rate can be corrected using the detection values of the detection units 130 and 140.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を図7に基づいて説明する。本第2実施形態では、上記第1実施形態と比較して、湿度検出部130、140の配置が異なっている。以下、上記第1実施形態と同様の部分は説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in the arrangement of the humidity detectors 130 and 140. Hereinafter, description of the same parts as those in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.

内燃機関10の吸気行程における流体の流量は、脈動における流体の流量よりも多いことが考えられる。この場合、流体の流量が多い流体流れ方向αと流体の流量が少ない流体流れ方向βでは、流量検出部120の発熱部121に起因する温度分布は、流量検出部120を中心として対称にならない。 It is considered that the flow rate of the fluid in the intake stroke of the internal combustion engine 10 is higher than the flow rate of the fluid in the pulsation. In this case, in the fluid flow direction α where the flow rate of the fluid is high and the fluid flow direction β where the flow rate of the fluid is low, the temperature distribution due to the heat generating section 121 of the flow rate detecting section 120 is not symmetric with respect to the flow rate detecting section 120.

図7に示すように、吸気行程における流体の流量が、脈動における流体の流量より十分に多い場合には、流体流れ方向αで図中右側にシフトした温度分布が流体流れ方向βで図中左側にシフトしたとしても、温度分布の中心は流量検出部120の中心部よりも右にあることが想定される。 As shown in FIG. 7, when the flow rate of the fluid in the intake stroke is sufficiently higher than the flow rate of the fluid in the pulsation, the temperature distribution shifted to the right side in the figure in the fluid flow direction α is the left side in the figure in the fluid flow direction β. Even if it is shifted to, it is assumed that the center of the temperature distribution is on the right side of the center of the flow rate detection unit 120.

流量流れ方向αで流量検出部120の上流側に位置し、流量流れ方向βで流量検出部120の下流側に位置する第1湿度調整部130は、流量検出部120の発熱部121による熱の影響を受けにくい。これに対し、流量流れ方向αで流量検出部120の下流側に位置し、流量流れ方向βで流量検出部120の上流側に位置する第2湿度調整部140は、流量検出部120の発熱部121による熱の影響を受けやすくなる。 The first humidity adjusting unit 130, which is located on the upstream side of the flow rate detection unit 120 in the flow rate flow direction α and on the downstream side of the flow rate detection unit 120 in the flow rate flow direction β, generates heat generated by the heat generation unit 121 of the flow rate detection unit 120. Not easily affected. On the other hand, the second humidity adjusting unit 140 located downstream of the flow rate detecting unit 120 in the flow rate flow direction α and upstream of the flow rate detecting unit 120 in the flow rate flow direction β is the heat generating unit of the flow rate detecting unit 120. It becomes easy to be affected by heat from 121.

このため、本第2実施形態では、流量が異なる2つの流量流れ方向α、βで想定される温度分布に応じて、第1湿度検出部130と流量検出部120の距離L1と、第2湿度検出部140と流量検出部120の距離L2を異ならせている。具体的には、第1湿度検出部130と流量検出部120の距離L1よりも、第2湿度検出部140と流量検出部120の距離L2を長くしている。 Therefore, in the second embodiment, the distance L1 between the first humidity detecting unit 130 and the flow rate detecting unit 120 and the second humidity according to the temperature distribution assumed in the two flow rate flow directions α and β having different flow rates. The distance L2 between the detection unit 140 and the flow rate detection unit 120 is different. Specifically, the distance L2 between the second humidity detector 140 and the flow rate detector 120 is set longer than the distance L1 between the first humidity detector 130 and the flow rate detector 120.

つまり、流量が多い流体流れ方向αにおいて、流量検出部120およびその下流側に位置する第2湿度検出部140との距離L2が、流量が少ない流体流れ方向βにおいて、流量検出部120およびその下流側に位置する第1湿度検出部130との距離L1よりも、長くなるようにしている。これにより、流量検出部120を挟んで配置された2つの湿度調整部130、140のそれぞれにおいて、流量検出部120の発熱部121による熱の影響を受けることを回避できる。 That is, the distance L2 between the flow rate detector 120 and the second humidity detector 140 located on the downstream side in the fluid flow direction α where the flow rate is high is equal to the distance L2 in the fluid flow direction β where the flow rate is low. It is made longer than the distance L1 from the first humidity detector 130 located on the side. As a result, it is possible to avoid the influence of heat from the heat generating unit 121 of the flow rate detection unit 120 in each of the two humidity adjustment units 130 and 140 arranged with the flow rate detection unit 120 interposed therebetween.

以上説明した本第2実施形態によれば、流体の流量が異なる流体流れ方向α、βで想定される温度分布に応じて、湿度検出部130、140および流量検出部120の距離L1、L2を設定している。これにより、流量検出部120を挟むように配置された2つの湿度検出部130、140が、流量検出部120の発熱部121による熱の影響を受けることを回避でき、精度の高い湿度の検出を可能にすることができる。この結果、流量センサ100による流量の検出精度を確保することができる。 According to the second embodiment described above, the distances L1 and L2 between the humidity detection units 130 and 140 and the flow rate detection unit 120 are set according to the temperature distributions assumed in the fluid flow directions α and β with different fluid flow rates. It is set. As a result, it is possible to prevent the two humidity detection units 130 and 140 arranged so as to sandwich the flow rate detection unit 120 from being affected by the heat of the heat generation unit 121 of the flow rate detection unit 120, and to detect humidity with high accuracy. You can enable it. As a result, the flow rate detection accuracy of the flow rate sensor 100 can be ensured.

(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention. Further, the means disclosed in each of the above-described embodiments may be appropriately combined within a practicable range.

例えば、上記各実施形態では、流体検出部120に含まれる2つの感温部122、123での検出値に基づいて流体流れ方向α、βを検出するようにしたが、これに限らず、異なる手段によって流体流れ方向α、βを検出するようにしてもよい。例えば、内燃機関10のバルブ13、14の開閉タイミングと流体流れ方向α、βとの間に相関関係がある場合には、バルブ13、14の開閉タイミングに基づいて流体流れ方向α、βを判断してもよい。 For example, in each of the above-described embodiments, the fluid flow directions α and β are detected based on the detection values of the two temperature sensing units 122 and 123 included in the fluid detection unit 120, but the present invention is not limited to this and is different. The fluid flow directions α and β may be detected by means. For example, when there is a correlation between the opening/closing timings of the valves 13 and 14 of the internal combustion engine 10 and the fluid flow directions α and β, the fluid flow directions α and β are determined based on the opening and closing timings of the valves 13 and 14. You may.

また、上記各実施形態では、流量センサ100に設けられた回路部140によって、湿度検出部130、140で検出した湿度に基づく流量検出部120で検出した流量の補正を行うように構成したが、これに限らず、流量センサ100の外部(例えばECUのような制御装置)で流量検出部120で検出した流量の補正を行うようにしてもよい。 Further, in each of the above embodiments, the circuit unit 140 provided in the flow rate sensor 100 is configured to correct the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 based on the humidity detected by the humidity detection units 130 and 140. The present invention is not limited to this, and the flow rate detected by the flow rate detection unit 120 may be corrected outside the flow rate sensor 100 (for example, a control device such as an ECU).

100 流量センサ
110 半導体基板
120 流量検出部
121 発熱部
122 第1感温部
123 第2感温部
130 第1湿度検出部
140 第2湿度検出部
100 flow rate sensor 110 semiconductor substrate 120 flow rate detection unit 121 heat generation unit 122 first temperature sensing unit 123 second temperature sensing unit 130 first humidity sensing unit 140 second humidity sensing unit

Claims (4)

少なくとも発熱部(121)を有し、流体の流量を検出する流量検出部(120)と、
前記流体の流れ方向に沿って前記流量検出部を挟むように設けられ、前記流体の湿度を検出する2つの湿度検出部(130、140)と、
を備える流量センサ。
A flow rate detecting section (120) having at least a heat generating section (121) for detecting the flow rate of the fluid;
Two humidity detectors (130, 140) that are provided so as to sandwich the flow rate detector along the flow direction of the fluid and that detect the humidity of the fluid;
A flow sensor having a.
前記2つの湿度検出部のうち前記流体の流れ方向の前記流量検出部よりも上流側に位置する湿度検出部の検出値が、前記流量検出部の検出値の補正に用いられる請求項1に記載の流量センサ。 The detection value of the humidity detection unit located upstream of the flow rate detection unit in the flow direction of the fluid of the two humidity detection units is used for correction of the detection value of the flow rate detection unit. Flow sensor. 前記流量検出部は、前記流体の流れ方向に沿って前記発熱を挟むように設けられ、前記流体の温度を検出する2つの感温部(122、123)を有し、前記2つの感温部の検出値に基づいて前記流体の流れ方向を検出可能である請求項1または2に記載の流量センサ。 The flow rate detection unit is provided so as to sandwich the heat generating unit along the flow direction of the fluid, has two temperature sensing units (122, 123) that detect the temperature of the fluid, and has the two temperature sensing units. The flow rate sensor according to claim 1, wherein the flow direction of the fluid can be detected based on the detection value of the part. 前記2つの湿度検出部のそれぞれと、前記流量検出部との間の距離は、前記流体の流れ方向が異なる場合のそれぞれの前記流体の流量に応じて設定されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の流量センサ。 4. The distance between each of the two humidity detection units and the flow rate detection unit is set according to the flow rate of each of the fluids when the flow direction of the fluid is different. The flow sensor according to any one of the above.
JP2016139245A 2016-07-14 2016-07-14 Flow sensor Expired - Fee Related JP6747124B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016139245A JP6747124B2 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Flow sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016139245A JP6747124B2 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Flow sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018009889A JP2018009889A (en) 2018-01-18
JP6747124B2 true JP6747124B2 (en) 2020-08-26

Family

ID=60995446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016139245A Expired - Fee Related JP6747124B2 (en) 2016-07-14 2016-07-14 Flow sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6747124B2 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5263369A (en) * 1992-07-24 1993-11-23 Bear Medical Systems, Inc. Flow sensor system and method
JP3335860B2 (en) * 1997-01-16 2002-10-21 株式会社日立製作所 Measuring element for thermal air flow meter and thermal air flow meter
WO2006051589A1 (en) * 2004-11-11 2006-05-18 Hitachi, Ltd. Thermal flow rate measuring device
JP4882732B2 (en) * 2006-12-22 2012-02-22 株式会社デンソー Semiconductor device
JP5279667B2 (en) * 2008-11-28 2013-09-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 Thermal air flow sensor
JP5406674B2 (en) * 2009-11-06 2014-02-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 Thermal fluid flow sensor and manufacturing method thereof
DE102011088902A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 Continental Automotive Gmbh Sensor for measuring the mass flow and the temperature of a fluid flow
JP5628236B2 (en) * 2012-04-12 2014-11-19 日立オートモティブシステムズ株式会社 Thermal humidity sensor
JP6035582B2 (en) * 2013-10-30 2016-11-30 株式会社デンソー Air flow measurement device and method for manufacturing the same
JP6686276B2 (en) * 2014-12-09 2020-04-22 株式会社デンソー Air flow meter

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018009889A (en) 2018-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6325107B2 (en) Physical quantity detection device
JP6686276B2 (en) Air flow meter
JP5914388B2 (en) Thermal fluid measuring device
US7409859B2 (en) Thermal type flow measuring apparatus
WO2018100887A1 (en) Physical quantity measuring device, abnormality detection device, and abnormality detection method
US8844350B2 (en) Flow quantity measuring apparatus including branched conductive lines connected to midpoints of series circuits of the bridge circuit
US7096723B2 (en) Method and device for determining the throughput of a flowing medium
US11143643B2 (en) Humidity measurement device, control device for internal combustion engine, and abnormality detection device
JP3981907B2 (en) Flow measuring device
JP6747124B2 (en) Flow sensor
US20200049538A1 (en) Air flow rate measurement device
JP4279130B2 (en) Heating resistor type fluid flow measuring device
JP5644674B2 (en) Thermal flow meter
JP3920848B2 (en) Heating resistance type flow measuring device
JP4483115B2 (en) Fuel injection control device and fluid flow rate measuring device
JP5120289B2 (en) Air flow measurement device
JP2003004496A (en) Flow rate measuring instrument
JP6784316B2 (en) Air flow meter
JP2019066253A (en) Flow rate measuring device
US20190162629A1 (en) Humidity measuring device
JP5594231B2 (en) Intake air amount detection device for internal combustion engine
JP6040637B2 (en) Pressure sensor
JP2012078228A (en) Air flow rate measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190708

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200622

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200720

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6747124

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees