JP7213767B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば内燃機関の吸入空気の物理量を検出する物理量検出装置に関する。

例えば特許文献１には、吸気通路の内壁から通路中心に向かって計測部が突出し、その計測部内に、流れを取り込むための副通路が配置され、屈曲した副通路を跨ぐように流量検出素子が配置された物理量検出装置の構成が示されている。上記した物理量検出装置では検出素子の流速が増加するように、副通路に絞りが形成されており、検出素子に向けて副通路が滑らかに接続されるような形状が提案されている。

特開２００２－３５７４６５号公報

上記した特許文献１に記載の物理量検出装置は、通路を滑らかに絞り、副通路内の剥離や乱れの影響を低減し、検出素子近傍の流速を増加させることで性能の向上を図るようにしている。しかし、副通路内に水滴が流入して検出素子が水没することに対しては有効な対策とはならず、検出素子の水没による流量検出不可などの性能低下が生じてしまう。

特許文献１の構成では、流速を増加させるために検出素子上流側の通路が滑らかに接続、絞られる形状が形成されており、水滴が流入した場合にも検出素子が水没する前に水滴を下流側へ排出するようにしている。しかし、絞り部の下流側は、絞りによる段差等で剥離流が発生するような形状となっており、この剥離流が生ずる部分に水滴が滞留するおそれがある。したがって、水滴が滞留した状態でエンジンオフ等により被計測気体の流れが停止すると、水滴が重力に従い重力方向上側から下側に移動し、重力方向下側に設置された検出素子側に到達して、検出素子を水没させる可能性がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、支持部材の上側に滞留する水滴の量を低減し、被計測気体の流れが停止或いは流速が低下したときに流量検出素子が水没することを抑制する物理量検出装置を得ることである。

上記課題を解決する本発明の物理量検出装置は、主通路内を流れ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、前記主通路内に配置される計測部と、該計測部に設けられて前記主通路から前記被計測気体を取り込む副通路と、前記被計測気体の流量を検出する流量検出素子を前記副通路内で支持する支持部材と、を備え、前記副通路は、重力方向下側から上側に延在する第１の通路と、該第１の通路の上端部に連続して前記第１の通路の通路幅方向一方側に曲がる曲がり部とを有し、前記支持部材は、前記支持部材の上端部と前記曲がり部の曲がり開始位置との間の重力方向の距離が、前記支持部材の厚さをｈとした場合にｈ／２以下の距離となる位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、支持部材の上側に滞留する水滴の量を低減し、被計測気体の流れが停止或いは流速が低下したときに流量検出素子が水没することを抑制することができる。本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置を使用した一実施形態を示すシステム図。 第１実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線断面図。 図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線断面図。 図２のＡ部拡大図。 本実施形態の作用効果を説明する図。 第２実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 第２実施形態における曲がり部と支持部材の配置構成を説明する図であり、第１実施形態の図３Ｂに対応する断面図。 第３実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 図８のＩＸＡ－ＩＸＡ線断面図。 図９ＡのＩＸＢ－ＩＸＢ線断面図。 第４実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 第４実施形態における曲がり部と支持部材の配置構成を説明する図であり、第１実施形態の図３Ｂに対応する断面図。 第５実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 第６実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図。 図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図。

以下に説明する、発明を実施するための形態（以下、実施形態）は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、例えば車両等の内燃機関に吸入される吸入空気の物理量を検出する物理量検出装置として使用するために望ましい様々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施形態が解決している様々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施形態が奏する種々の効果のうちの一つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施形態が解決している種々の課題について、さらに下記実施形態により奏される種々の効果について、下記実施形態の説明の中で述べる。従って、下記実施形態の中で述べる、実施形態が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。

以下の実施形態で、同一の参照符号は、図番が異なっていても同一の構成を示しており、同じ作用効果を成す。既に説明済みの構成について、図に参照符号のみを付し、説明を省略する場合がある。

図１は、電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１に本発明に係る物理量検出装置３０を使用した一実施形態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ＩＡ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（吸気管）７１と、スロットルボディ１２６と吸気マニホールド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ＩＡの物理量は、吸気ボディ７１に設けられた物理量検出装置３０によって検出され、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ＩＡと共に混合気の状態で燃焼室に導かれる。なお、本実施形態では、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被計測気体ＩＡと共に混合気を形成し、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。

燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼し、機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気ガスＥＡとして排気管から内燃機関制御システム１外へ排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体ＩＡの流量は、操作手段、例えばアクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて燃料供給量が制御され、運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して前記燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。

主通路１２４を流れる吸入空気である被計測気体ＩＡは、エアクリーナ１２２から取り込まれ、被計測気体ＩＡの流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置３０により検出され、物理量検出装置３０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。また、排気ガスＥＡの状態から燃焼量と空気量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。

制御装置２００では、物理量検出装置３０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期が演算される。これらの演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量、また点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに物理量検出装置３０で検出される温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御される。制御装置２００は、さらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度が制御される。

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３０の出力を主パラメータとして演算される。したがって、物理量検出装置３０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。

特に近年、車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量検出装置３０により検出される吸入空気である被計測気体ＩＡの物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置３０が高い信頼性を維持していることも大切である。

物理量検出装置３０が搭載される、例えば車両等の内燃機関は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置３０は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。

また、物理量検出装置３０は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が主通路１２４である吸気ボディ７１を介して物理量検出装置３０に伝わる。物理量検出装置３０は、被計測気体ＩＡと熱伝達を行うことにより被計測気体ＩＡの流量を検出するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。

物理量検出装置３０は、以下で説明するように、単に発明が解決しようとする課題の欄に記載された課題を解決し、発明の効果の欄に記載された効果を奏するのみでなく、以下で説明するように、上述した種々の課題を十分に考慮し、製品として求められている種々の課題を解決し、種々の効果を奏している。物理量検出装置３０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態の記載の中で説明する。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図２は、第１実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図、図３Ａは、図２のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線断面図、図３Ｂは、図３ＡのＩＩＩＢ－ＩＩＩＢ線断面図、図４は、図２のＡ部拡大図、図５は、本実施形態の作用効果を説明する図である。本実施形態では、被計測気体ＩＡが主通路１２４内を主通路１２４の軸方向一方側から他方側に向かって（図２に矢印で示す方向）に流れる順流の場合を例に説明する。

物理量検出装置３０は、内部に副通路３３０や流量検出素子６０２等が設けられたハウジング３０２と、外部機器との電気的な接続を行うための外部端子を有する外部接続部（コネクタ部）３０５とを有している。ハウジング３０２は、物理量検出装置３０を吸気ボディ７１に固定するためのフランジ３０４と、流量等を計測するための計測部３１０を有している。物理量検出装置３０は、ハウジング３０２のフランジ３０４が吸気ボディ７１に固定されることにより、計測部３１０が主通路１２４内に配置され、片持ち状に支持される。物理量検出装置３０は、主通路１２４内で計測部３１０が重力方向に沿って延在し、計測部３１０の基端部が重力方向上側に配置され、計測部３１０の先端部が重力方向下側に配置された状態で使用される。

計測部３１０は、平面視略矩形の薄形の筐体を有しており、主通路１２４内で平面状の正面及び背面が、主通路１２４内を流れる被計測気体ＩＡの流れ方向と一致するように主通路１２４の軸方向に沿って平行に配置され、第１側端部３１１と第２側端部３１２が主通路１２４の軸方向一方側と他方側にそれぞれ分かれて配置される。計測部３１０の第１側端部３１１と第２側端部３１２には、後述する副通路３３０の入口となる主取込口３５０と、副通路３３０の出口となる主出口３５５が開口して設けられている。そして、計測部３１０には、主通路１２４から被計測気体ＩＡが取り込まれる副通路（サブ通路）３３０が設けられている。

副通路３３０は、主取込口３５０と主出口３５５との間を直線状につなぐ直線路３１と、直線路３１の途中位置で分岐して直線路３１の一部を迂回する迂回路３２とを有する。物理量検出装置３０が吸気ボディ７１に固定された使用状態では、直線路３１は、主通路１２４の軸方向に沿って延在し、迂回路３２は、主通路１２４の軸方向に交差する方向に延在するように配置される。

迂回路３２は、流量計測用通路であり、通路途中の位置には流量検出素子６０２が支持部材６０３によって支持された状態で配置されている。迂回路３２は、直線路３１の途中位置に開口する副取込口３４において直線路３１から分岐し、計測部３１０の先端部から基端部に向かって延在する第１の通路３２１と、基端部近傍で計測部３１０の第２側端部３１２に接近する方向にカーブする曲がり部３２２と、曲がり部３２２から再び計測部３１０の先端部に向かって延在して直線路３１に合流する第２の通路３２３とを有している。

物理量検出装置３０は、第１の通路３２１が、重力方向下側から上側に向かって延在し、曲がり部３２２の一端が第１の通路３２１の上端部に連続し、曲がり部３２２が第２側端部３１２側に曲がり、曲がり部３２２の他端に第２の通路３２３の上端部が連続し、第２の通路３２３が重力方向上側から下側に向かって延在するように配置された状態で使用される。

第１の通路３２１は、第１の通路３２１の通路幅方向一方側と他方側に分かれて互いに対向する第１側端部３１１側の側壁面３２１ｂと第２側端部３１２側の側壁面３２１ａを有している。曲がり部３２２は、一定の曲率で湾曲した半円弧形状を有しており、第１側端部３１１側の端部が第１の通路３２１の重力方向上側の端部に接続され、第２側端部３１２側の端部が第２の通路３２３の重力方向上側の端部に接続されている。

曲がり部３２２は、径方向内側に位置する側壁面３２２ａと、径方向外側に位置する側壁面３２２ｂを有している。曲がり部３２２は、第１側端部３１１側の端部において径方向外側の側壁面３２２ｂが第１の通路３２１の第１側端部３１１側の側壁面３２１ｂに連続して接続され、径方向内側の側壁面３２２ａが第１の通路３２１の第２側端部３１２側の側壁面３２１ａに連続して接続されている。そして、曲がり部３２２は、第２側端部３１２側の端部において径方向外側の側壁面３２２ｂが第２の通路３２３の第２側端部３１２側の側壁面３２３ｂに連続して接続され、径方向内側の側壁面３２２ａが第２の通路３２３の第１側端部３１１側の側壁面３２３ａに連続して接続されている。

曲がり部３２２は、第１の通路３２１の側壁面３２１ａに接続される径方向内側の側壁面３２２ａの接続部分が曲がり開始位置３２２ｃとなる。そして、曲がり部３２２は、第２の通路３２３の側壁面３２３ａに接続される径方向内側の側壁面３２２ａの接続部分が曲がり終了位置３２２ｄとなる。

支持部材６０３は、図３Ａと図３Ｂに示すように、厚さｈの平板形状を有しており、迂回路３２の通路途中で副通路３３０の通路幅方向に亘って延在して迂回路３２の一部を通路幅方向に交差する方向である表面側（一方面側）と背面側（他方面側）の２つの流路に分割している。支持部材６０３は、支持部材６０３の表面と裏面が、迂回路３２を流れる被計測気体ＩＡの流れ方向に沿うように配置されている。支持部材６０３の表面には、主通路１２４を流れる被計測気体ＩＡの流量を計測するための流量検出素子６０２が露出して設けられている。支持部材の具体例としては、回路パッケージやプリント基板が挙げられる。

支持部材６０３は、図２及び図３Ｂに示すように、第１の通路３２１の重力方向上側の端部の近傍に配置されている。支持部材６０３は、第１の通路３２１において重力方向下側に下端部６０３ａが配置され、重力方向上側に上端部６０３ｂが配置されている。被計測気体ＩＡが迂回路３２内を第１の通路３２１、曲がり部３２２、第２の通路３２３の順番で流れる順流の場合に、支持部材６０３の下端部６０３ａは、上流側に配置される端部となり、支持部材の上端部６０３ｂは、下流側に配置される端部となる。

支持部材６０３は、図３Ｂ及び図４に示すように、上端部６０３ｂと、曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとの距離Ｌ１が所定の距離Ｘ以下となる位置に配置されている。距離Ｌ１は、支持部材６０３の上端部６０３ｂが曲がり部３２２の曲がり開始位置に対して重力方向下側に位置する場合の重力方向（高さ方向）の距離である。所定の距離Ｘは、被計測気体ＩＡの流れ方向が順流であり支持部材６０３の上端部６０３ｂが曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃに対して重力方向下側に位置する場合に、第１の通路３２１を流れる被計測気体ＩＡの速度が偏向される影響を受ける重力方向（高さ方向）の距離である。つまり、距離Ｌ１が所定の距離Ｘ以下となる位置に支持部材６０３が配置されている場合、被計測気体ＩＡは、支持部材６０３を通過する際に曲がり部３２２の影響を受けて重力方向下側から上側に向かう方向から、第２側端部３１２側に向かう方向に偏向される。所定の距離Ｘは、例えば、図３Ｂに示すように、支持部材６０３の厚さをｈとした場合、その半分であるｈ／２程度の大きさとなっている（Ｘ≒（ｈ／２））。

上述のように、物理量検出装置３０は、計測部３１０の先端が重力方向下側に配置され、計測部３１０の基端が重力方向上側に配置された姿勢状態で使用される。これにより、迂回路３２の第１の通路３２１は、重力方向下側から上側に向かって延在するように配置される。そして、曲がり部３２２は、第１の通路３２１の重力方向上側の端部に連続して、第１の通路３２１よりも重力方向上側に配置される。そして、第２の通路３２３は、曲がり部３２２の下流側の端部に第２の通路３２３の重力方向上側の端部が連続し、曲がり部３２２から重力方向下側に向かって延在するように配置される。

かかる構成により、主取込口３５０から副通路３３０に取り込まれた被計測気体ＩＡは、副通路３３０内で直線路３１と迂回路３２に分流される。被計測気体ＩＡにダストや水等の異物が含まれていた場合、異物は慣性力によりそのまま真っ直ぐに直線路３１を通り抜けて主出口３５５から排出される。そして、異物の少ない綺麗な被計測気体ＩＡを直線路３１から迂回路３２に流入させることができる。迂回路３２に流入した被計測気体ＩＡは、流量検出素子６０２を通過した後、再度、直線路３１に流入し、直線路３１を流れる被計測気体ＩＡと合流して主出口３５５から排出される。

次に、本実施形態において、流量検出素子６０２の近傍の水滴の滞留を抑制し、例えばエンジンオフにより被計測気体ＩＡの流速が低下したときに、水滴により流量検出素子６０２が水没することを防止する作用効果について説明する。

例えば、迂回路３２内における被計測気体ＩＡの流れ方向が順流の場合に、支持部材６０３の上端部６０３ｂよりも上側の箇所は、支持部材６０３よりも下流の箇所となる。したがって、かかる箇所には、図５に示すように、被計測気体ＩＡが支持部材６０３から剥離することにより渦流が発生し、流速が低下する低速領域ＷＤが生じる。したがって、迂回路３２に流入してきた被計測気体ＩＡに水滴が含まれていた場合に、従来は低速領域ＷＤに水滴が滞留するおそれがあった。

支持部材６０３よりも上側に位置する低速領域ＷＤに水滴が滞留している状態でエンジンオフ等により被計測気体ＩＡの流速が低下すると、低速領域ＷＤに滞留していた水滴が自重により重力方向上側から下側に向かって落下し、支持部材６０３の表面に付着して、支持部材６０３の表面を伝って下方に移動し、水滴が流量検出素子６０２を覆うおそれがある。流量検出素子６０２が水滴で覆われると、流量の検出が困難となり、種々の制御に影響を与える可能性がある。

これに対し、本実施形態では、支持部材６０３は、上端部６０３ｂが曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃと近い距離に設置されている。支持部材６０３は、上端部６０３ｂと曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとの距離Ｌ１が、曲がり部３２２に沿って第１の通路３２１を流れる被計測気体ＩＡの速度が偏向される影響を受ける所定の距離Ｘ以下になっている。したがって、被計測気体ＩＡは、支持部材６０３の上端部６０３ｂを通過すると共に、その流速が偏向の影響を受けることになり、被計測気体ＩＡに混入した水滴が支持部材６０３を通過した際に、水滴は、支持部材６０３の上端部６０３ｂの上側に滞留することなく、曲がり部３２２の他端に向かって誘導され、第２の通路３２３を通過して第２の通路３２３から速やかに排出される。所定の距離Ｘは、例えば、図３Ｂに示すように、支持部材６０３の厚さをｈとした場合、その半分であるｈ／２程度の大きさとなる。

支持部材６０３の下流側に生じる低速領域ＷＤは、水滴が滞留するような流れ条件においては、支持部材６０３の厚さｈと同程度の大きさを持つ。そのため、水滴が低速領域ＷＤに滞留するが、低速領域の半分以上の大きさであるｈ／２程度の範囲が偏向の影響を受けることで、低速領域ＷＤに滞留する水滴の量を低減し、流量検出素子６０２の水没を防止できる。

また、支持部材６０３の上端部６０３ｂの下流側がすぐに曲がり部３２２となっているので、支持部材６０３の表面側の通路から曲がり部３２２に移行することによって迂回路３２の断面積が急拡大し、流体が曲がり部３２２に進入した際の圧力損失が低減され、流速が増加する。この流速増加により、低速領域ＷＤそのものも小さくなり、支持部材６０３よりも重力方向上側の箇所に滞留する水滴の量が低減される。従って、流量検出素子６０２の水没を効果的に防止できる。

本実施形態の物理量検出装置３０によれば、支持部材６０３の上端部６０３ｂの上側に滞留する水滴の量が少なくすることができ、エンジンオフ等により被計測気体ＩＡの流れが停止或いは流速が低下した場合に、重力に従い水滴が流量検出素子６０２側へと逆流する量も減少し、流量検出素子６０２が水没することを防げる。この効果により、副通路３３０内に水滴が流入する場合でも、流量検出素子６０２へ水滴が与える影響が小さくなり、計測性能の低下を防ぐことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の物理量検出装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図６は、第２実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図、図７は、第２実施形態における曲がり部と支持部材の配置構成を説明する図であり、第１実施形態の図３Ｂに対応する断面図である。

本実施形態の物理量検出装置３０Ａは、第１実施形態に比べて、支持部材６０３が設けられる位置が異なっている。支持部材６０３は、第１実施形態よりも更に計測部３１０の基端側の位置に配置されており、支持部材６０３の一部が曲がり部３２２に入り込んで配置されている。

支持部材６０３の上方に滞留する水滴の量を低減するために、支持部材６０３は、支持部材６０３を通過した被計測気体ＩＡの流速が偏向される影響を受けることができる位置に配置されていればよく、第１実施形態のように支持部材６０３の上端部６０３ｂの位置が曲がり始め位置３２２ｃよりも重力方向下側に位置する構成に限定されない。例えば曲がり部３２２の曲がり始め位置３２２ｃよりも支持部材６０３の上端部６０３ｂが重力方向上側に位置するように配置されていてもよい。

支持部材６０３は、図６及び図７に示すように、支持部材６０３の上端部６０３ｂが曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃよりも計測部３１０の基端部側に位置するように、計測部３１０に設置されている。そして、本実施形態では、支持部材６０３の上端部６０３ｂの位置と、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａの頂部とが略同じ位置となり、これらの距離が略ゼロとなるように配置されている。なお、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａの頂部とは、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａのうち、最も計測部３１０の基端側に位置し、重力方向上側で最も高い位置となる部分である。

本実施形態によれば、被計測気体ＩＡは、支持部材６０３の上端部６０３ｂを通過するときに、被計測気体ＩＡの流速が偏向の影響を受けることになる。特に、本実施形態では、支持部材６０３の上端部６０３ｂの位置と、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａの頂部とが略同じ位置となるように配置されているので、第１実施形態と比較して、支持部材６０３を通過した被計測気体ＩＡが受ける曲がり部３２２の影響をより強く受けるようになっている。したがって、被計測気体ＩＡに混入した水滴が支持部材６０３を通過した際に、曲がり部３２２の他端に向かって積極的に排出させることができ、支持部材６０３の上端部６０３ｂの上側に水滴が滞留する量を大幅に低減させることができる。

なお、本実施形態では、支持部材６０３は、上述したように、支持部材６０３の上端部６０３ｂと、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａの頂部とが、重力方向において略同じ位置となるように設けられているが、これに限らず、本実施形態の支持部材６０３は、上端部６０３ｂが曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃよりも上側に配置されていればよい。例えば、支持部材６０３の上端部６０３ｂが配置される位置が、曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃと曲がり部３２２の頂部との間の範囲内に、支持部材６０３の上端部６０３ｂを配置することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図８は、第３実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図、図９Ａは、図８のＩＸＡ－ＩＸＡ線断面図、図９Ｂは、図９ＡのＩＸＢ－ＩＸＢ線断面図である。

本実施形態において特徴的なことは、支持部材６０３によって、第１の通路３２１の側壁面３２１ａの一部と、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａと、第２の通路３２３の側壁面３２３ａの一部とを構成したことである。支持部材６０３は、図９Ａに示すように、流量検出素子６０２が設けられる板厚ｈの薄板部６１２と、薄板部６１２の第２側端部３１２側の端部に連続して段差を介して厚さ方向に拡大された拡大部６１３とを有している。拡大部６１３は、第１の通路３２１の第２側端部３１２側の側壁面３２１ａに連続して接続される段差面６１３ａと、薄板部６１２の上端部６０３ｂと面一に連続する側壁面６１３ｂと、第２の通路３２３の第１側端部３１１側の側壁面３２３ａに連続する側壁面６１３ｃを有している。

段差面６１３ａは、第１の通路３２１の側壁面３２１ａの一部を構成し、側壁面６１３ｂは、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａを構成し、側壁面６１３ｃは、第２の通路３２３の側壁面３２３ａの一部を構成する。そして、段差面６１３ａと側壁面３２２ａとが接続される角部が曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとなる。

支持部材６０３は、図８及び図９Ｂに示すように、上端部６０３ｂの位置と、曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとが、重力方向において同じ高さ位置となり、これらの高さ方向の距離がゼロとなっている。したがって、被計測気体ＩＡは、支持部材６０３の上端部６０３ｂを通過する際に、曲がり部３２２の影響を受けて偏向される。したがって、第１実施形態と同様に、水滴を含む被計測気体ＩＡが支持部材６０３を通過した際に、曲がり部３２２の他端に向かって排出させて、支持部材６０３の上端部６０３ｂの上側に滞留する水滴の量を低減させることができる。

また、支持部材６０３の上端部６０３ｂと曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとが同じ高さとなっているので、支持部材６０３の上方に第１の通路が長く延在する場合と比べて面積拡大率が大きく、曲がり部３２２における流動抵抗が小さくなり、流速が増加する。この流速増加により、低速領域ＷＤそのものも小さくなり、支持部材６０３の上端部６０３ｂの上側に滞留する水滴の量が低減される。従って、流量検出素子６０２の水没を効果的に防止できる。

上述の第１実施形態の構成の場合、支持部材６０３の上端部６０３ｂと曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａとの間に段差が生じる。この段差は、被計測気体ＩＡに剥離を生じさせ、また、曲がり部３２２による速度の偏向を受けづらく、流速の大きさや流入する水滴の量によっては水滴が滞留する可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、支持部材６０３によって曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａを形成しているため、段差が存在せず、水滴が滞留するのを防ぐことができる。

また、上述の第１実施形態の構成の場合、支持部材６０３の第２側端部３１２側の端部が第１の通路３２１の側壁面３２１ａまで到達していないと、これらの間に隙間が生じ、この隙間および隙間の下流側で流速が減速する可能性がある。特に、支持部材６０３の第２側端部３１２側の端部と第１の通路３２１の側壁面３２１ａとの間の隙間は、流速が低くなり、水滴が滞留する可能性がある。これに対し、本実施形態によれば、支持部材６０３の拡大部６１３が第１の通路３２１の側壁面３２１ａを形成することで、隙間が発生せず、支持部材６０３の下流側および隙間への水滴の滞留も防止することができる。

このように、本実施形態によれば、支持部材６０３の上端部６０３ｂと曲がり部３２２の曲がり開始位置３２２ｃとの間に段差が生じるのを防ぐことができ、また、支持部材６０３を実装する際に第１の通路３２１の側壁面３２１ａとの間に隙間が生じるのを防ぐことができる。従って、これらの段差や隙間に水滴が残存して、エンジンオフ等により被計測気体ＩＡの流れが停止或いは流速が低下した際に、水滴が垂れてきて流量検出素子６０２に付着し、流量検出素子６０２を水没させるのを防ぐことができる。

なお、本実施形態では、支持部材６０３によって、第１の通路３２１の側壁面３２１ａの一部と、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａと、第２の通路３２３の側壁面３２３ａの一部とを構成した場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、曲がり部３２２の径方向内側の側壁面３２２ａの一部を支持部材６０３によって構成してもよい。例えば、第１の通路３２１の上端部と、側壁面３２２ａの第１側端部３１１側の部分を支持部材６０３によって構成することもできる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図１０は、第４実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図、図１１は、第４実施形態における曲がり部と支持部材の配置構成を説明する図であり、第１実施形態の図３Ｂに対応する断面図である。本実施形態において特徴的なことは、上述の第３実施形態と比較して、支持部材６０３の位置を更に重力方向上側に配置したことである。

支持部材６０３は、薄板部６１２の上端部６０３ｂと拡大部６１３の側壁面６１３ｂとが同じ高さ位置に配置されているが、曲がり部３２２の曲がり終了位置３２２ｄよりも上側の位置に配置されている。つまり、薄板部６１２の上端部６０３ｂと拡大部６１３の側壁面６１３ｂが第３実施形態よりも曲がり部３２２の径方向外側の側壁面３２２ｂに接近した位置に配置されている。

したがって、第３実施形態と比較して、支持部材６０３を通過した流体に対してその流速が受ける偏向の影響をより強いものにすることができる。これにより、支持部材６０３を通過した水滴を、支持部材６０３よりも上方の位置に滞留させることなく、確実に曲がり部３２２の曲がり終了位置３２２ｄ側に導き、第２の通路３２３から排水させることができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図１２は、第５実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図である。
本実施形態において特徴的なことは、第１実施形態と比較して支持部材６０３の第２側端部３１２側の端部を延長して、支持部材６０３によって、第１の通路３２１の側壁面３２１ａの一部と第２の通路３２３の側壁面３２３ａの一部とを形成する構成としたことである。曲がり部３２２は、第１実施形態と同様に、曲がり開始位置３２２ｃから曲がり終了位置３２２ｄまで半円弧状に連続する径方向内側の側壁面３２２ａを有している。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、支持部材６０３の上端部６０３ｂと曲がり部３２２の側壁面３２２ａの曲がり開始位置３２２ｃとの距離Ｌ１が、曲がり部３２２により被計測気体ＩＡが偏向される影響を受ける所定の距離Ｘ、例えば、支持部材６０３の厚さｈの１／２以下の大きさとなっている。したがって、支持部材６０３を通過した水滴を、支持部材６０３の上側に滞留させることなく、曲がり部３２２に誘導し、速やかに第２の通路３２３から排出させることができる。

そして、第１実施形態の作用効果に加えて、支持部材６０３によって第１の通路３２１の側壁部３２１ａの一部と、第２の通路３２３の側壁部３２３ａの一部とを形成する構成としているので、支持部材６０３を実装する際に、支持部材６０３と第１の通路３２１との間に生じるおそれがある隙間をなくすことができ、かかる隙間に水滴が滞留することを抑制することができる。

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。

図１３は、第６実施形態における物理量検出装置の構造を模式的に示した正面図、図１４は、図１３のＸＩＶ－ＸＩＶ線断面図である。

本実施形態において特徴的なことは、第１実施形態と比較して支持部材６０３の第２側端部３１２側の端部を延長して、第１の通路３２１の側壁面３２１ａの一部を形成する構成としたことである。曲がり部３２２は、第１実施形態と同様に、曲がり開始位置３２２ｃから曲がり終了位置３２２ｄまで半円弧状に連続する径方向内側の側壁面３２２ａを有している。そして、曲がり部３２２の曲がり終了位置３２２ｄは、第２の通路３２３の側壁面３２３ａの上端部に連続して形成されている。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、支持部材６０３の上端部６０３ｂと曲がり部３２２の側壁面３２２ａの曲がり開始位置３２２ｃとの距離Ｌ１が、曲がり部３２２により被計測気体ＩＡが偏向される影響を受ける所定の距離Ｘ以下、例えば、支持部材６０３の薄板部６１２の厚さｈの１／２以下の大きさとなっている。したがって、支持部材６０３を通過した水滴を、支持部材６０３の上側に滞留させることなく、曲がり部３２２に誘導し、速やかに第２の通路３２３から排出させることができる。

そして、第１実施形態の作用効果に加えて、支持部材６０３の一部が第１の通路３２１の側壁部３２１ａの一部を構成しているので、支持部材６０３を実装する際に、支持部材６０３と第１の通路３２１との間に生じるおそれがある隙間をなくすことができ、かかる隙間に水滴が滞留することを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３０・・・物理量検出装置
３１・・・直線路
３２・・・迂回路
３０２・・・ハウジング
３１０・・・計測部
３２１・・・第１の通路
３２２・・・曲がり部
３２２ａ・・・径方向内側の側壁面
３２２ｃ・・・曲がり開始位置
３２２ｄ・・・曲がり終了位置
３２３・・・第２の通路
３３０・・・副通路
３５０・・・主取込口
３５５・・・主出口
６０２・・・流量検出素子
６０３・・・支持部材
６０３ｂ・・・上端部

Claims (5)

1. 主通路内を流れ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、
   前記主通路内に配置される計測部と、
   該計測部に設けられて前記主通路から前記被計測気体を取り込む副通路と、
   前記被計測気体の流量を検出する流量検出素子を前記副通路内で支持する支持部材と、を備え、
   前記副通路は、重力方向下側から上側に延在する第１の通路と、該第１の通路の上端部に連続して前記第１の通路の通路幅方向一方側に曲がる曲がり部とを有し、
   前記支持部材は、前記支持部材の上端部と前記曲がり部の曲がり開始位置との間の重力方向の距離が、前記支持部材の厚さをｈとした場合にｈ／２以下の距離となる位置に配置されており、
   前記支持部材は、前記曲がり部の径方向内側の側壁面の少なくとも一部を構成することを特徴とする物理量検出装置。
2. 前記支持部材は、前記第１の通路の側壁面の一部を構成することを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
3. 前記副通路は、前記曲がり部に連続して重力方向上側から下側に向かって延在する第２の通路を有し、
   前記支持部材は、前記第１の通路の側壁面の一部と、前記曲がり部の径方向内側の側壁面と、前記第２の通路の側壁面の一部とを構成することを特徴とする請求項１に記載の物理量検出装置。
4. 前記支持部材は、前記支持部材の上端部と前記曲がり部の曲がり開始位置との間の重力方向の距離がゼロであり、同じ高さ位置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。
5. 主通路内を流れ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、
   前記主通路内に配置される計測部と、
   該計測部に設けられて前記主通路から前記被計測気体を取り込む副通路と、
   前記被計測気体の流量を検出する流量検出素子を前記副通路内で支持する支持部材と、を備え、
   前記副通路は、重力方向下側から上側に延在する第１の通路と、該第１の通路の上端部に連続して前記第１の通路の通路幅方向一方側に曲がる曲がり部とを有し、
   前記支持部材は、前記曲がり部の曲がり開始位置よりも前記支持部材の上端部の位置が重力方向上側に位置するように配置されており、
   前記支持部材は、前記支持部材の上端部の位置と、前記曲がり部の径方向内側の側壁面のうちの重力方向上側の頂部の位置とが重力方向に同じ高さ位置であることを特徴とする物理量検出装置。

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