WO2018100854A1 - 空気流量測定装置 - Google Patents

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WO2018100854A1
WO2018100854A1 PCT/JP2017/034629 JP2017034629W WO2018100854A1 WO 2018100854 A1 WO2018100854 A1 WO 2018100854A1 JP 2017034629 W JP2017034629 W JP 2017034629W WO 2018100854 A1 WO2018100854 A1 WO 2018100854A1
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WO
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flow rate
air flow
passage
measuring device
sub
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PCT/JP2017/034629
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French (fr)
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余語　孝之
直生 斎藤
浩昭 星加
崇裕 三木
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Publication date
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • G—PHYSICS
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    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6845—Micromachined devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow

Definitions

  • the present invention relates to an air flow rate measuring device.
  • An air flow measuring device that measures the flow rate of air containing contaminants such as intake air of an internal combustion engine is known.
  • Patent Document 1 describes a thermal air flow meter.
  • the flow rate detection unit in order to prevent the adherence of the contaminants to the flow rate detection unit, the flow rate detection unit is exposed to an exposed surface arranged along the flow direction of the measurement target gas in the sub-passage.
  • a step is formed on the exposed surface so as to surround the periphery of the flow rate detection unit, and an inner region surrounded by the step is configured to protrude from an outer region of the step.
  • the flow rate detection section described in Patent Document 1 is surrounded by a step, so that a contaminant such as an oil mist containing carbon is dammed in the region outside the step, thereby preventing the deposit of the contaminant.
  • the water droplets that flow in with the intake air may reach the flow rate detection unit, which may reduce the flow rate detection accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress the disturbance of the flow of the gas to be measured and to reduce the influence of characteristics caused by water droplets flowing in along with the intake air. It is to realize a simple air flow measuring device.
  • the present invention is configured as follows to achieve the above object.
  • a substrate having a flow rate detection unit for detecting a flow rate of the gas to be measured and a passage for taking in a part of the gas to be measured are formed, and the flow rate detection unit is disposed in the passage.
  • a housing for fixing the substrate, and the substrate has a dividing portion for dividing a part of the edge at an upstream edge of the flow of the gas to be measured with respect to the flow rate detection unit.
  • the present invention it is possible to suppress the turbulence of the flow of the gas to be measured and to reduce the influence of the characteristics due to the water droplets flowing in along with the intake air, and to provide an air flow measuring device with high measurement accuracy with a simple structure. Can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic system diagram in which an embodiment of an air flow rate measuring apparatus according to the present invention is applied to an electronic fuel injection type internal combustion engine control system. It is a front view of an air flow measuring device. It is a rear view of an air flow measuring device. It is a left view of an air flow measuring device. It is a right view of an air flow measuring device. It is a top view of an air flow measuring device. It is a bottom view of an air flow measuring device. It is a front view of the state which removed the front cover and the back cover from the air flow measuring device. It is a rear view of the state which removed the front cover and the back cover from the air flow measuring device. It is a left view of the state which removed the front cover and the back cover from the air flow measuring device.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is a figure which shows the other form of a 2nd sub channel
  • FIG. 1 It is a front view which shows the shape of the housing which removed the front cover from the air flow measuring device. It is a figure which shows the modification of the example shown in FIG. It is a figure which shows the modification of the shape of a parting part. It is a figure which shows the modification of the shape of a parting part. It is a figure which shows the modification of the shape of a parting part. It is a figure which shows the modification of the shape of a parting part.
  • the mode for carrying out the invention solves various problems that are desired as actual products, and in particular, solves various problems that are desirable for use as a detection device for detecting the physical quantity of intake air of a vehicle. There are various effects.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an air flow rate measuring device according to the present invention as an electronic fuel injection type internal combustion engine It is a schematic system diagram applied to the control system.
  • intake air is sucked from the air cleaner 122 as the measurement target gas 30 and is a main passage 124 such as an intake body, a throttle body 126, and an intake manifold. It is guided to the combustion chamber of the engine cylinder 112 through 128.
  • the physical quantity of the gas 30 to be measured which is the intake air led to the combustion chamber, is detected by the air flow measuring device 300 according to one embodiment of the present invention, and the fuel injection valve 152 is based on the detected air quantity (physical quantity). Fuel is supplied more and is led to the combustion chamber in the state of air-fuel mixture together with the intake air 30.
  • the fuel injection valve 152 is provided at the intake port of the internal combustion engine, and the fuel injected into the intake port forms an air-fuel mixture together with the measured gas 30 that is the intake air, and passes through the intake valve 116. It is guided to the combustion chamber and burns to generate mechanical energy.
  • the fuel and air guided to the combustion chamber are in a mixed state of fuel and air, and are ignited explosively by spark ignition of the spark plug 154 to generate mechanical energy.
  • the combusted gas is guided from the exhaust valve 118 to the exhaust pipe, and is discharged from the exhaust pipe to the outside as the exhaust gas 24.
  • the flow rate of the gas to be measured 30 that is the intake air led to the combustion chamber is controlled by a throttle valve 132 whose opening degree changes based on the operation of the accelerator pedal of the vehicle.
  • the fuel supply amount is controlled based on the flow rate of the intake air guided to the combustion chamber, and the driver controls the flow rate of the intake air guided to the combustion chamber by controlling the opening degree of the throttle valve 132 so that the internal combustion engine is controlled.
  • the generated mechanical energy can be controlled.
  • the output of the throttle angle sensor 144 that measures the opening degree of the throttle valve 132 is input to the control device 200, and the positions and states of the engine piston 114, the intake valve 116, and the exhaust valve 118 of the internal combustion engine, and the rotation of the internal combustion engine.
  • the output of the rotation angle sensor 146 is input to the control device 200.
  • the output of the oxygen sensor 148 is input to the control device 200.
  • the control device 200 calculates the fuel injection amount and the ignition timing based on the flow rate of the intake air, which is the output of the air flow rate measuring device 300, and the rotational speed of the internal combustion engine measured based on the output of the rotation angle sensor 146. . Based on these calculation results, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 152 and the ignition timing ignited by the spark plug 154 are controlled.
  • the fuel supply amount and ignition timing are actually based on the temperature and throttle angle change state detected by the air flow rate measuring device 300, the engine rotation speed change state, and the air-fuel ratio state measured by the oxygen sensor 148. It is finely controlled.
  • the control device 200 further controls the amount of air that bypasses the throttle valve 132 by the idle air control valve 156 in the idle operation state of the internal combustion engine, and controls the rotational speed of the internal combustion engine in the idle operation state.
  • Fuel output and ignition timing which are the main control variables of the internal combustion engine, both depend on the output of the air flow measurement device 300 as the main parameter. Is calculated as Therefore, improvement in detection accuracy of the air flow measurement device 300, suppression of changes over time, and improvement in reliability are important for improving vehicle control accuracy and ensuring reliability.
  • the vehicle on which the air flow rate measuring device 300 is mounted is used in an environment where there are large changes in temperature and humidity. It is desirable that the air flow rate measuring device 300 takes into account the response to changes in temperature and humidity in the usage environment and the response to dust and contaminants.
  • the air flow measuring device 300 is attached to an intake pipe that is affected by heat generated from the internal combustion engine. For this reason, the heat generated by the internal combustion engine is transmitted to the air flow measuring device 300 via the intake pipe which is the main passage 124. Since the air flow rate measurement 300 detects the flow rate of the measurement target gas by performing heat transfer with the measurement target gas, it is important to suppress the influence of heat from the outside as much as possible.
  • the air flow rate measuring device 300 mounted on a vehicle simply solves the problem described in the column of the problem to be solved by the invention, and exhibits the effect described in the column of the effect of the invention.
  • the above-described various problems are fully considered, and various problems required as products are solved, and various effects are produced.
  • FIGS. 2 to 7 are views showing the external appearance of the air flow measuring device 300
  • FIG. 3 is a rear view of the air flow measuring device 300
  • FIG. 4 is a left side view of the air flow measuring device 300
  • FIG. 5 is a right side view of the air flow measuring device 300
  • FIG. 7 and 7 are bottom views of the air flow rate measuring device 300.
  • the air flow rate measuring apparatus 300 includes a housing 302, a front cover 303, and a back cover 304.
  • the housing 302 is formed by molding a synthetic resin material, and includes a flange 311 for fixing the air flow rate measuring device 300 to the intake body, which is the main passage 124, and a flange 311 protruding from the flange 311.
  • An external connection part 321 having a connector for electrical connection and a measurement part 331 extending from the flange 311 so as to protrude toward the center of the main passage 124 are provided.
  • the measurement unit 331 is integrally provided with the circuit board 400 by insert molding when the housing 302 is molded (see FIGS. 8 and 9).
  • the circuit board 400 is provided with at least one detection unit for detecting the flow rate of the measurement target gas 30 flowing through the main passage 124 and a circuit unit for processing a signal detected by the detection unit.
  • the detection unit is arranged at a position exposed to the measurement target gas 30, and the circuit unit is arranged in a circuit chamber sealed by a front cover 303.
  • Sub-passage grooves are provided on the front and back surfaces of the measuring unit 331, and the first sub-passage 305 is formed in cooperation with the front cover 303 and the back cover 304.
  • a first sub-passage inlet 305 a for taking a part of the measurement target gas 30 such as intake air into the first sub-passage 305 and the measurement target gas 30 from the first sub-passage 305 are mainly used.
  • a first sub-passage outlet 305b for returning to the passage 124 is provided.
  • a part of the circuit board 400 protrudes in the middle of the first sub-passage 305, and a flow rate detection unit 602 (see FIG. 8) that is a detection unit is disposed in the protruding portion, and the gas to be measured 30. It is designed to detect the flow rate.
  • a second sub-passage 306 is provided in the middle of the measurement unit 331 closer to the flange 311 than the first sub-passage 305 for taking a part of the measured gas 30 such as intake air into the sensor chamber Rs.
  • the second sub passage 306 is formed by the cooperation of the measurement unit 331 and the back cover 304.
  • the second sub-passage 306 includes a second sub-passage inlet 306 a that opens to the upstream outer wall 336 to take in the gas to be measured 30, and a downstream side to return the gas to be measured 30 from the second sub-passage 306 to the main passage 124.
  • a second sub-passage outlet 306b that opens to the outer wall 338 is provided.
  • the second sub-passage 306 communicates with the sensor chamber Rs formed on the back side of the measuring unit 331.
  • pressure sensors 421A and 421B and humidity sensors 422 which are detection units provided on the back surface of the circuit board 400 are arranged (see FIG. 19).
  • a second sub-passage inlet 306a is provided at an intermediate portion of the measuring unit 331 extending from the flange 311 toward the center of the main passage 124.
  • the first sub-passage inlet 305a is provided at the tip of the measuring unit 331. Therefore, not the vicinity of the inner wall surface of the main passage 124 but the portion of the gas near the center away from the inner wall surface can be taken into the first sub-passage 305 and the second sub-passage 306, respectively.
  • the air flow rate measuring device 300 can measure the physical quantity of the gas in the part away from the inner wall surface of the main passage 124, and can reduce the measurement error of the air flow rate related to the heat and the decrease in the flow velocity near the inner wall surface.
  • the measuring unit 331 has a shape that extends long along the axis from the outer wall of the main passage 124 toward the center, but the thickness width is a narrow shape as shown in FIGS. 4 and 5. . That is, the measuring unit 331 of the air flow measuring device 300 has a side surface with a thin side and a substantially rectangular front surface. Thereby, the air flow rate measuring apparatus 300 can include the first sub-passage 305 having a sufficient length, and the fluid resistance can be suppressed to a small value with respect to the measurement target gas 30.
  • the air flow rate measuring device 300 can suppress the fluid resistance to a small value and can measure the flow rate of the measurement target gas 30 with high accuracy.
  • the flange 311 is provided with a plurality of recesses 313 on the lower surface 312 facing the main passage 124 to reduce the heat transfer surface between the main passage 124 and the air flow rate.
  • the measuring device 300 is less affected by heat.
  • a measurement unit 331 is inserted into an inside through an attachment hole provided in the main passage 124, and the lower surface 312 of the flange 311 faces the main passage 124.
  • the main passage 124 is, for example, an intake body, and the main passage 124 is often maintained at a high temperature. Conversely, when starting in a cold region, the main passage 124 may be at an extremely low temperature. If such a high or low temperature state of the main passage 124 affects the measurement of various physical quantities, the measurement accuracy decreases.
  • the flange 311 has a recess 313 on the lower surface 312, and a space is formed between the lower surface 312 facing the main passage 124 and the main passage 124. Therefore, heat transfer from the main passage 124 to the air flow rate measuring device 300 can be reduced, and deterioration in measurement accuracy due to heat can be prevented.
  • the screw hole 314 of the flange 311 is for fixing the air flow measuring device 300 to the main passage 124, and the surface of the screw hole 314 that faces the main passage 124 around the screw hole 314 is separated from the main passage 124.
  • a space is formed between the main passage 124 and a surface around each screw hole 314 facing the main passage 124.
  • the external connection portion 321 includes a connector 322 that is provided on the upper surface of the flange 311 and protrudes from the flange 311 toward the downstream side in the flow direction of the gas 30 to be measured.
  • the connector 322 is provided with an insertion hole 322a for inserting a communication cable for connecting to the control device 200.
  • four external terminals 323 are provided inside the insertion hole 322a.
  • the external terminal 323 serves as a terminal for outputting information on a physical quantity that is a measurement result of the air flow measuring device 300 and a power supply terminal for supplying DC power for operating the air flow measuring device 300.
  • the connector 322 has a shape protruding from the flange 311 toward the downstream side in the flow direction of the gas 30 to be measured and inserted from the downstream side in the flow direction toward the upstream side, but is not limited to this shape.
  • it may have a shape that protrudes vertically from the upper surface of the flange 311 and is inserted along the extending direction of the measuring unit 331, and various modifications are possible.
  • FIGS. 8 to 12 are views showing the state of the housing 302 with the front cover 303 and the back cover 304 removed from the air flow measuring device 300.
  • FIG. 8 is a front view of the housing 302
  • FIG. 9 is a rear view of the housing 302.
  • 10 is a right side view of the housing 302
  • FIG. 11 is a left side view of the housing 302
  • FIG. 12 is a sectional view taken along line AA in FIG.
  • the housing 302 has a structure in which the measuring portion 331 extends from the flange 311 toward the center of the main passage 124.
  • a circuit board 400 is insert-molded on the base end side of the measurement unit 331.
  • the circuit board 400 is arranged in parallel along the surface of the measurement unit 331 at an intermediate position between the front surface and the back surface of the measurement unit 331, and is molded integrally with the housing 302.
  • the base end side of the measurement unit 331 is thick. It is partitioned into one side and the other side in the vertical direction.
  • a circuit chamber Rc that accommodates the circuit portion of the circuit board 400 is formed on the front surface side of the measurement unit 331, and a sensor chamber Rs that accommodates the pressure sensor 421 and the humidity sensor 422 is formed on the back surface side.
  • the circuit chamber Rc is sealed by attaching the front cover 303 to the housing 302 and is completely isolated from the outside.
  • attaching the back cover 304 to the housing 302 forms the second sub-passage 306 and the sensor chamber Rs, which is an indoor space communicating with the outside of the measurement unit 331 via the second sub-passage 306.
  • a part of the circuit board 400 protrudes into the first sub-passage 305 from the partition wall 335 that partitions the circuit chamber Rc of the measurement unit 331 and the first sub-passage 305, and the measurement flow path surface of the protruding portion
  • a flow rate detection unit 602 is provided at 430.
  • a sub-passage groove for forming the first sub-passage 305 is provided on the front end side of the measuring unit 331 in the length direction.
  • the sub passage groove for forming the first sub passage 305 has a front side sub passage groove 332 shown in FIG. 8 and a back side sub passage groove 334 shown in FIG.
  • the front side sub-passage groove 332 gradually moves toward the base end side of the measurement unit 331 as it moves from the first sub-passage outlet 305 b that opens to the downstream side outer wall 338 of the measurement unit 331 toward the upstream side outer wall 336. Is bent toward the flange 311 and communicates with an opening 333 penetrating the measuring portion 331 in the thickness direction at a position near the upstream outer wall 336.
  • the opening 333 is formed along the flow direction of the measurement target gas 30 in the main passage 124 so as to extend between the upstream outer wall 336 and the downstream outer wall 338.
  • the back side auxiliary passage groove 334 moves from the upstream outer wall 336 toward the downstream outer wall 338, and is divided into two forks at an intermediate position between the upstream outer wall 336 and the downstream outer wall 338.
  • a discharge passage it extends straight as it is and opens to the discharge port 305 c of the downstream outer wall 338, and the other curve gradually curves toward the flange 311, which is the base end side of the measurement unit 331 as it moves to the downstream outer wall 338. However, it communicates with the opening 333 in the vicinity of the downstream outer wall 338.
  • the back side auxiliary passage groove 334 forms an inlet groove into which the measured gas 30 flows from the main passage 124, and the front side auxiliary passage groove 332 is an outlet for returning the measured gas 30 taken in from the back side auxiliary passage groove 334 to the main passage 124. Grooves are formed. Since the front side sub-passage groove 332 and the back side sub-passage groove 334 are provided at the front end of the housing 302, the portion of the gas away from the inner wall surface of the main passage 124, in other words, the portion close to the central portion of the main passage 124 The flowing gas can be taken in as the measurement target gas 30.
  • the gas flowing in the vicinity of the inner wall surface of the main passage 124 is affected by the wall surface temperature of the main passage 124 and often has a temperature different from the average temperature of the gas flowing through the main passage 124 such as the intake air 20.
  • the gas flowing in the vicinity of the inner wall surface of the main passage 124 often exhibits a flow rate that is slower than the average flow velocity of the gas flowing through the main passage 124. Since the physical quantity detection device 300 according to the embodiment is not easily affected by such influence, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy.
  • a part of the measurement target gas 30 flowing through the main passage 124 is taken into the back side sub passage groove 334 from the first sub passage inlet 305 a and flows through the back side sub passage groove 334.
  • the large foreign matter contained in the gas to be measured 30 flows into the discharge passage extending straight from the branch together with a part of the gas to be measured, and enters the main passage 124 from the discharge port 305c of the downstream outer wall 338. Discharged.
  • the back side sub-passage groove 334 has a shape that becomes deeper as it advances, and the measured gas 30 gradually moves to the front side of the measuring unit 331 as it flows along the back side sub-passage groove 334.
  • the back side sub-passage groove 334 is provided with a steeply inclined portion 334a that becomes deeper in front of the opening 333, and a part of the air having a small mass moves along the steeply inclined portion 334a. It flows on the measurement channel surface 430 side of the circuit board 400.
  • a foreign substance having a large mass is difficult to change rapidly, and therefore flows on the measurement channel surface rear surface 431 side.
  • the measurement target gas 30 that has moved to the front side through the opening 333 flows along the measurement channel surface 430 of the circuit board 400, and the flow rate detection unit 602 provided on the measurement channel surface 430. Heat transfer takes place between them, and the flow rate is measured.
  • Both air flowing from the opening 333 to the front side sub-passage groove 332 flows along the front side sub-passage groove 332, and is discharged to the main passage 124 from the first sub-passage outlet 305 b that opens to the downstream side outer wall 338.
  • the groove is formed along the surface of the steeply inclined portion 334a (shown in FIG. 9) where the depth of the groove suddenly increases. It is difficult to change the course rapidly in the deep direction. For this reason, the foreign matter having a large mass moves toward the measurement channel surface rear surface 431, and the foreign matter can be prevented from passing near the flow rate detection unit 602.
  • many foreign substances having a large mass other than gas pass through the measurement channel surface rear surface 431 which is the back surface of the measurement channel surface 430, they are caused by foreign matters such as oil, carbon, and dust. The influence of dirt can be reduced, and the decrease in measurement accuracy can be suppressed.
  • the second sub-passage 306 is arranged in parallel with the flange 311 so as to follow the flow direction of the gas 30 to be measured, and the second sub-passage inlet 306a and the second sub-passage outlet. 306b is formed in a straight line.
  • the second auxiliary passage inlet 306a is formed by cutting out a part of the upstream outer wall 336, and the second auxiliary passage outlet 306b is formed by cutting out a part of the downstream outer wall 338.
  • the second sub-passage inlet 306a and the second sub-passage outlet 306b are notched to a depth position that is flush with the back surface of the circuit board 400.
  • the second sub-passage 306 functions as a cooling channel that cools the substrate body 401 because the measurement target gas 30 passes along the back surface of the substrate body 401 (shown in FIG. 19) of the circuit board 400.
  • the circuit board 400 often has heat such as an LSI or a microcomputer, and the heat can be transferred to the back surface of the board body 401 and dissipated by the measured gas 30 passing through the second sub-passage 306.
  • the sensor chamber Rs is provided on the base end side of the measuring unit 331 with respect to the second sub passage 306. Part of the gas 30 to be measured that has flowed into the second sub-passage 306 from the second sub-passage inlet 306a flows into the sensor chamber Rs, and the pressure and relative humidity are respectively measured by the pressure sensor 421 and the humidity sensor 422 in the sensor chamber Rs. Detected. Since the sensor chamber Rs is disposed closer to the base end side of the measurement unit 331 than the second sub-passage 306, the influence of the dynamic pressure of the measurement target gas 30 passing through the second sub-passage 306 can be reduced. Therefore, the detection accuracy of the pressure sensor 421 in the sensor chamber Rs can be improved.
  • the sensor chamber Rs is disposed on the proximal end side of the measurement unit 331 with respect to the second sub-passage 306, for example, when the distal end side of the measurement unit 331 is attached to the intake passage in a posture state toward the lower side, It is possible to suppress fouling substances and water droplets flowing into the second sub-passage 306 together with the gas to be measured 30 from adhering to the pressure sensor 421 and the humidity sensor 422 disposed downstream thereof.
  • the pressure sensor 421 having a relatively large outer shape is disposed on the upstream side, and the humidity sensor 422 having a relatively small outer shape is disposed on the downstream side of the pressure sensor 421.
  • the pressure sensor 421 (421A, 421B) and the humidity sensor 422 are less susceptible to the flow of the gas to be measured 30 than the flow rate detection unit 602.
  • the humidity sensor 422 has a moisture diffusion level in the gas to be measured 30. As long as it can be secured, it can be provided in the sensor chamber Rs adjacent to the straight second sub-passage 306.
  • the flow rate detection unit 602 requires a flow rate of a certain level or more, needs to keep away dust and dirt, and needs to consider the influence on pulsation. Therefore, the flow rate detection unit 602 is provided in the first sub-passage 305 having a shape that circulates in a loop shape.
  • FIGS. 13 and 14 are views showing other forms of the second sub-passage.
  • FIG. 15 is a diagram showing the appearance of the table cover 303.
  • FIG. 15A is a front view
  • FIG. FIG. 16A and 16B are views showing the appearance of the back cover 304.
  • FIG. 16A is a front view
  • FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
  • the front cover 303 and the back cover 304 form the first sub-passage 305 by closing the front-side sub-passage groove 332 and the back-side sub-passage 334 of the housing 302.
  • the front cover 303 forms a sealed circuit chamber Rc
  • the back cover 304 closes the recess on the back side of the measuring unit 331 and communicates with the second sub-passage 306 and the second sub-passage 306. make.
  • the front cover 303 includes a protrusion 356 at a position facing the flow rate detection unit 602, and forms a throttle with the measurement channel surface 430 shown in FIG. Used to. For this reason, it is desirable that the molding accuracy be high. Since the front cover 303 and the back cover 304 are made by a resin molding process in which a thermoplastic resin is injected into a mold, the front cover 303 and the back cover 304 can be made with high molding accuracy.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are provided with a plurality of fixing holes 351 into which a plurality of fixing pins 350 (shown in FIGS. 8 and 9) protruding from the measuring unit 331 are respectively inserted.
  • the front cover 303 and the back cover 304 are respectively attached to the front surface and the back surface of the measuring unit 331. At that time, the fixing pins 350 are inserted into the fixing holes 351 and positioned.
  • the flow rate detection unit 602 of the circuit board 400 is provided at a predetermined position of the sub-passage groove for forming the sub-passage, for example, in the present embodiment, the opening 333 that is a connecting portion between the front-side sub-passage groove 332 and the back-side sub-passage groove 334.
  • the circuit board 400 is molded integrally with the housing 302 so as to be disposed.
  • the measurement portion 331 of the housing 302 is provided with fixing portions 372 and 373 (FIGS. 8 and 9) where the outer peripheral edge of the base portion 402 of the circuit board 400 is embedded in the housing 302 with a resin mold and fixed. ing.
  • the fixing portions 372 and 373 sandwich and fix the outer peripheral edge portion of the base portion 402 of the circuit board 400 from the front side and the back side.
  • the housing 302 is manufactured by a resin molding process.
  • the circuit board 400 is built in the resin of the housing 302 and fixed in the housing 302 by the resin mold.
  • the flow rate detection unit 602 performs heat transfer with the measurement target gas 30 to measure the flow rate, for example, the shape of the front side passage groove 332 and the back side passage groove 334.
  • the positional relationship and the directional relationship, which are relationships, can be maintained with extremely high accuracy, and errors and variations occurring in each circuit board 400 can be suppressed to a very small value.
  • the measurement accuracy of the circuit board 400 can be greatly improved.
  • the measurement accuracy can be dramatically improved as compared with a conventional method of fixing using an adhesive.
  • the air flow rate measuring device 300 is often produced by mass production, and the method of bonding with an adhesive while strictly measuring here has a limit in improving measurement accuracy.
  • the circuit board 400 by fixing the circuit board 400 at the same time as forming the sub-passage in the resin molding process for forming the sub-passage through which the gas 30 to be measured flows as in this embodiment, the variation in measurement accuracy can be greatly reduced, and the air The measurement accuracy of the flow rate measuring device 300 can be greatly improved.
  • the relationship between the front side sub-passage groove 332, the back side sub-passage groove 334, and the flow rate detection unit 602 is a circuit board with high accuracy so as to be a prescribed relationship. 400 can be secured to the housing 302.
  • the first sub-passage 305 in which the flow rate detection unit 602 of the circuit board 400 is fixedly arranged can be formed with, for example, a front-side sub-passage groove 332 and a back-side sub-passage groove 334 with very high accuracy.
  • the operation of forming the first sub-passage 305 from 334 is an operation of covering both surfaces of the housing 302 with the front cover 303 and the back cover 304. This work is very simple and is a work process with few factors that reduce the measurement accuracy. Further, the front cover 303 and the back cover 304 are produced by a process using a resin molding with high molding accuracy. Accordingly, it is possible to complete the sub-passage provided in a defined relationship with the flow rate detection unit 602 of the circuit board 400 with high accuracy. By such a method, in addition to improvement of measurement accuracy, high productivity can be obtained.
  • a thermal flow meter was produced by manufacturing a sub-passage and then adhering a measurement part to the sub-passage with an adhesive.
  • the method of using the adhesive has a large variation in the thickness of the adhesive, and the bonding position and the bonding angle vary from product to product. For this reason, there was a limit to increasing the measurement accuracy. Furthermore, when performing these operations in a mass production process, it is very difficult to improve measurement accuracy.
  • the circuit board 400 is fixed by a resin mold, and at the same time, a sub-passage groove for forming the first sub-passage 305 is formed by the resin mold.
  • the flow rate detection unit 602 can be fixed to the shape of the auxiliary passage groove and the auxiliary passage groove with extremely high accuracy.
  • a portion related to the measurement of the flow rate for example, the measurement flow path surface 430 (FIG. 8) to which the flow rate detection unit 602 and the flow rate detection unit 602 are attached is provided on the surface of the circuit board 400.
  • the flow rate detector 602 and the measurement flow path surface 430 are exposed from the resin for molding the housing 302. That is, the flow rate detector 602 and the measurement flow path surface 430 are not covered with the resin for molding the housing 302.
  • the flow rate detector 602 and the measurement flow path surface 430 of the circuit board 400 are used as they are after the resin molding of the housing 302 as they are, and are used for the flow rate measurement of the air flow rate measuring device 300. By doing so, the measurement accuracy is improved.
  • the circuit board 400 since the circuit board 400 is fixed to the housing 302 having the first sub-passage 305 by integrally forming the circuit board 400 in the housing 302, the circuit board 400 is securely attached to the housing 302. Can be fixed.
  • the projecting portion 403 of the circuit board 400 penetrates the partition wall 335 and projects into the first sub-passage 305, the sealing performance between the first sub-passage 305 and the circuit chamber Rc is high. Further, it is possible to prevent the measurement target gas 30 from leaking from the first sub-passage 305 into the circuit chamber Rc, and to prevent the circuit components, wirings, and the like of the circuit board 400 from being in contact with the measurement target gas 30 and being corroded.
  • FIGS. 17 to 19 show the appearance of the circuit board 400.
  • FIG. The hatched portions described on the external appearance of the circuit board 400 indicate the fixed surface 432 and the fixed surface 434 on which the circuit board 400 is covered and fixed by the resin when the housing 302 is molded in the resin molding process.
  • FIG. 17 is a front view of the circuit board
  • FIG. 18 is a right side view of the circuit board
  • FIG. 19 is a rear view of the circuit board.
  • the circuit board 400 includes a board body 401, a circuit unit and a flow rate detection unit 602 that is a sensing element are provided on the surface of the board body 401, and a pressure sensor 421 that is a sensing element and a humidity are provided on the back surface of the board body 401.
  • a sensor 422 is provided.
  • the substrate body 401 is made of a material made of glass epoxy resin, and has a value approximate to the thermal expansion coefficient of the thermoplastic resin forming the housing 302 as compared with a ceramic material substrate.
  • the substrate body 401 has a flat plate shape having a certain thickness, and has a substantially rectangular base portion 402 and a substantially rectangular protruding portion 403 that protrudes from one side of the base portion 402 and is slightly smaller than the base portion 402. And has a substantially T shape in plan view.
  • a circuit portion is provided on the surface of the base portion 402. The circuit portion is configured by mounting electronic components such as an LSI 414, a microcomputer 415, a power supply regulator 416, and a chip component 417 such as a resistor and a capacitor on circuit wiring (not shown).
  • the power regulator 416 Since the power regulator 416 generates a larger amount of heat than other electronic components such as the microcomputer 415 and the LSI 414, the power regulator 416 is disposed relatively upstream in the circuit room Rc.
  • the LSI 414 is entirely sealed with a synthetic resin material 419 so as to include a gold wire, thereby improving the handleability of the circuit board 400 during insert molding.
  • a concave portion 402 a into which the LSI 414 is inserted is formed on the surface of the substrate main body 401.
  • the recess 402a can be formed by subjecting the substrate body 401 to laser processing.
  • the substrate body 401 made of glass epoxy resin is easier to process than the substrate body made of ceramic, and the recesses 402 can be easily provided.
  • the recess 402 has a depth such that the surface of the LSI 414 is flush with the surface of the substrate body 401.
  • the LSI 414 can also be provided directly on the surface of the substrate body 401, as shown in FIG. In the case of such a structure, the synthetic resin material 419 that covers the LSI 414 protrudes more greatly, but the process of forming the concave portion 402 in the substrate body 401 becomes unnecessary, and the manufacturing can be simplified.
  • the protrusion 403 is disposed in the first sub-passage 305 when the circuit board 400 is insert-molded into the housing 302, and the measurement flow path surface 430 that is the surface of the protrusion 403 is along the flow direction of the measurement target gas 30. Extend.
  • a flow rate detector 602 is provided on the measurement channel surface 430 of the protrusion 403. The flow rate detector 602 performs heat transfer with the gas to be measured 30, measures the state of the gas to be measured 30, for example, the flow velocity of the gas to be measured 30, and outputs an electrical signal representing the flow rate through the main passage 124.
  • the flow rate detection unit 602 In order for the flow rate detection unit 602 to measure the state of the measurement target gas 30 with high accuracy, it is desirable that the gas flowing in the vicinity of the measurement channel surface 430 is laminar and has little turbulence. For this reason, it is desirable that the surface of the flow rate detection unit 602 and the surface of the measurement channel surface 430 are flush with each other, or the difference is equal to or less than a predetermined value.
  • a concave portion 403a is formed on the surface of the measurement flow path surface 430, and a flow rate detection unit 602 is fitted therein.
  • This recess 403a can also be formed by laser processing.
  • the recess 403a has a depth such that the surface of the flow rate detector 602 is flush with the surface of the measurement channel surface 430.
  • the flow rate detection unit 602 and its wiring part are covered with a synthetic resin material 418 to prevent electrolytic corrosion due to adhesion of salt water.
  • two pressure sensors 421A and 421B and one humidity sensor 422 are provided on the back surface of the substrate body 401.
  • the two pressure sensors 421A and 421B are divided into an upstream side and a downstream side and arranged in a line.
  • a humidity sensor 422 is disposed downstream of the pressure sensor 421B.
  • These two pressure sensors 421A and 421B and one humidity sensor 422 are arranged in the sensor chamber Rs.
  • the circuit board 400 has a second sub-passage 306 disposed on the back side of the board body 401. Therefore, the entire substrate body 401 can be cooled by the measurement target gas 30 passing through the second sub-passage 306.
  • a temperature detection unit 451 is provided at the end on the upstream side of the base unit 402 and at the corner on the protruding unit 403 side.
  • the temperature detection unit 451 constitutes one of detection units for detecting a physical quantity of the measurement target gas 30 flowing through the main passage 124, and is provided on the circuit board 400.
  • the circuit board 400 has a protrusion 450 that protrudes from the second sub-passage inlet 306a of the second sub-passage 306 toward the upstream side of the gas to be measured 30, and the temperature detection part 451 is the protrusion 450 and the circuit.
  • a chip-type temperature sensor 453 provided on the back surface of the substrate 400 is provided.
  • the temperature sensor 453 and the wiring portion thereof are covered with a synthetic resin material, which prevents electrolytic corrosion from occurring due to adhesion of salt water.
  • the upstream outer wall 336 in the measurement unit 331 constituting the housing 302 is recessed toward the downstream side at the center of the measurement unit 331 where the second sub-passage entrance 306 a is provided.
  • a protruding portion 450 (shown in FIG. 17) of the circuit board 400 protrudes from the recessed upstream outer wall 336 toward the upstream side.
  • the tip of the protrusion 450 is disposed at a position recessed from the most upstream surface of the upstream outer wall 336.
  • the temperature detection part 451 is provided in the protrusion part 450 so that the back surface of the circuit board 400, ie, the 2nd sub channel
  • the gas to be measured 30 flowing into the second sub-passage 306 from the second sub-passage entrance 306a contacts the temperature detection unit 451. Then, the temperature is detected when it flows into the second sub-passage inlet 306a and contacts the temperature detector 451.
  • the gas 30 to be measured that has contacted the temperature detector 451 flows from the second sub-passage inlet 306a into the second sub-passage 306, passes through the second sub-passage 306, and is discharged from the second sub-passage outlet 306b to the main passage 123. Is done.
  • a hatched portion in FIG. 19 is a thermoplastic resin used in the resin molding process for fixing the circuit board 400 to the housing 302 in the resin molding process.
  • the fixing surface 432 (FIG. 17) and the fixing surface 434 for covering the circuit board 400 are shown. It is important that the relationship between the measurement flow path surface 430 and the flow rate detection unit 602 provided on the measurement flow path surface 430 and the shape of the sub-passage is maintained with high accuracy so as to be related to the regulation.
  • the circuit board 400 is fixed to the housing 302 that molds the sub-passage and simultaneously molds the sub-passage, so that the relationship between the sub-passage, the measurement flow path surface 430 and the flow rate detection unit 602 is maintained with extremely high accuracy. it can. That is, since the circuit board 400 is fixed to the housing 302 in the resin molding process, the circuit board 400 can be positioned and fixed with high accuracy in a mold for forming the housing 302 having the sub-passage. Become. By injecting a high-temperature thermoplastic resin into the mold, the sub-passage is molded with high accuracy, and the circuit board 400 is fixed with high accuracy.
  • FIG. 20 is a circuit diagram of the air flow measurement device 300.
  • the air flow rate measuring device 300 includes a flow rate detection circuit 601 and a temperature / humidity detection circuit 701.
  • the flow rate detection circuit 601 includes a flow rate detection unit 602 having a heating element 608 and a processing unit 604.
  • the processing unit 604 controls the amount of heat generated by the heating element 608 of the flow rate detection unit 602 and outputs a signal representing the flow rate to the microcomputer 415 via the terminal 662 based on the output of the flow rate detection unit 602.
  • the processing unit 604 includes a central processing unit (hereinafter referred to as a CPU) 612, an input circuit 614, an output circuit 616, a memory 618 that holds data representing a relationship between a correction value, a measured value, and a flow rate,
  • a power supply circuit 622 is provided to supply a constant voltage to each necessary circuit.
  • the power supply circuit 622 is supplied with DC power from an external power source such as an in-vehicle battery via a terminal 664 and a ground terminal (not shown).
  • the flow rate detector 602 is provided with a heating element 608 for heating the measurement target gas 30.
  • the voltage V1 is supplied from the power supply circuit 622 to the collector of the transistor 606 constituting the current supply circuit of the heating element 608, and a control signal is applied from the CPU 612 to the base of the transistor 606 via the output circuit 616. Based on this, current is supplied from the transistor 606 to the heating element 608 through the terminal 624. The amount of current supplied to the heating element 608 is controlled by a control signal applied from the CPU 612 to the transistor 606 constituting the current supply circuit of the heating element 608 via the output circuit 616.
  • the processing unit 604 controls the amount of heat generated by the heating element 608 so that the temperature of the measurement target gas 30 is higher than the initial temperature by a predetermined temperature, for example, 100 ° C. by being heated by the heating element 608.
  • the flow rate detection unit 602 has a heat generation control bridge 640 for controlling the amount of heat generated by the heating element 608 and a flow rate detection bridge 650 for measuring the flow rate.
  • One end of the heat generation control bridge 640 is supplied with a constant voltage V3 from the power supply circuit 622 via a terminal 626, and the other end of the heat generation control bridge 640 is connected to the ground terminal 630.
  • a constant voltage V3 is supplied from one end of the flow rate detection bridge 650 from the power supply circuit 622 via a terminal 625, and the other end of the flow rate detection bridge 650 is connected to the ground terminal 630.
  • the heat generation control bridge 640 includes a resistor 642 that is a resistance temperature detector whose resistance value changes based on the temperature of the heated measurement target gas 30.
  • the resistor 642, the resistor 644, the resistor 646, and the resistor 648 are bridges.
  • the circuit is configured.
  • the potential difference between the intersection A of the resistor 642 and the resistor 646 and the potential B at the intersection B of the resistor 644 and 648 is input to the input circuit 614 via the terminal 627 and the terminal 628, and the CPU 612 has a predetermined potential difference between the intersection A and the intersection B.
  • the amount of heat generated by the heating element 608 is controlled by controlling the current supplied from the transistor 606 so as to be zero volts.
  • the flow rate detection circuit 601 shown in FIG. 20 heats the measurement target gas 30 with the heating element 608 so as to be higher than the original temperature of the measurement target gas 30 by a constant temperature, for example, 100 ° C. at all times.
  • a constant temperature for example, 100 ° C.
  • the CPU 612 controls the supply current to the heating element 608 so that the potential difference between the intersection A and the intersection B becomes zero volts.
  • the flow rate detection bridge 650 includes four resistance temperature detectors, a resistor 652, a resistor 654, a resistor 656, and a resistor 658. These four resistance temperature detectors are arranged along the flow of the gas to be measured 30, and the resistor 652 and the resistor 654 are arranged upstream of the heating element 608 in the flow path of the gas to be measured 30, and the resistor 656. And the resistor 658 are arranged on the downstream side in the flow path of the measurement target gas 30 with respect to the heating element 608. In order to improve measurement accuracy, the resistor 652 and the resistor 654 are arranged so that the distance to the heating element 608 is substantially the same, and the resistor 656 and the resistor 658 are substantially the same distance to the heating element 608. Is arranged.
  • each resistance of the flow rate detection bridge 650 is set so that the potential difference between the intersection C and the intersection D becomes zero when the flow of the measurement target gas 30 is zero. Accordingly, when the potential difference between the intersection C and the intersection D is, for example, zero volts, the CPU 612 generates an electrical signal indicating that the flow rate of the main passage 124 is zero based on the measurement result that the flow rate of the measurement target gas 30 is zero. Output from the terminal 662.
  • the resistor 652 and the resistor 654 arranged on the upstream side are cooled by the measured gas 30 and arranged on the downstream side of the measured gas 30.
  • the resistors 656 and 658 are heated by the measurement target gas 30 heated by the heating element 608, and the temperatures of the resistors 656 and 658 are increased. Therefore, a potential difference is generated between the intersection C and the intersection D of the flow rate detection bridge 650, and this potential difference is input to the input circuit 614 via the terminal 631 and the terminal 632.
  • the CPU 612 retrieves data representing the relationship between the potential difference stored in the memory 618 and the flow rate of the main passage 124 based on the potential difference between the intersection C and the intersection D of the flow rate detection bridge 650, and the flow rate of the main passage 124. Ask for.
  • the memory 618 stores data representing the relationship between the potential difference between the intersection C and the intersection D and the flow rate of the main passage 124, and is obtained based on the actual measured value of gas after the circuit board 400 is produced. In addition, correction data for reducing measurement errors such as variations is stored.
  • the temperature / humidity detection circuit 701 holds an input circuit such as an amplifier / A / D for inputting detection signals from the temperature sensor 453 and the humidity sensor 422, an output circuit, and data representing a relationship between a correction value, temperature, and absolute humidity. And a power supply circuit 622 for supplying a certain voltage to necessary circuits. Signals output from the flow rate detection circuit 601 and the temperature / humidity detection circuit 701 are input to the microcomputer 415.
  • the microcomputer 415 includes a flow rate calculation unit, a temperature calculation unit, and an absolute humidity calculation unit, calculates a flow rate, a temperature, and an absolute humidity, which are physical quantities of the measurement target gas 30 based on the signal, and outputs them to the ECU 200. .
  • the air flow rate measuring device 300 and the control device (ECU) 200 are connected by a communication cable, and communication using digital signals is performed according to communication standards such as SENT, LIN, and CAN.
  • a signal is input from the microcomputer 415 to the LIN driver 420, and LIN communication is performed from the LIN driver 420.
  • Information output from the LIN driver 420 of the air flow measurement device 300 to the control device (ECU) 200 is output by being superimposed by digital communication using a single or two-wire communication cable.
  • the absolute humidity calculation unit of the microcomputer 415 calculates the absolute humidity based on the relative humidity information and temperature information output from the relative humidity sensor 422, and corrects the absolute humidity based on the error.
  • the corrected absolute humidity calculated by the absolute humidity calculation unit is used for various engine operation controls by the control device 200 which is an ECU. Further, the control device 200 can directly use the information on the total error for various engine operation controls.
  • the air flow measuring device 300 has the LIN driver 420 and performs LIN communication has been described.
  • the present invention is not limited to this and is shown in FIG.
  • the regulator 416 is provided, communication may be performed directly with the microcomputer 415 without using LIN communication.
  • FIG. 22 is a front view showing the shape of the housing 302 with the front cover 303 removed from the air flow rate measuring device 300.
  • the gas 30 to be measured flowing from the entrance 305a of the sub-passage 305 of the housing 302 may contain water droplets, and the gas 30 to be measured passes through the sub-passage 305 together with the water droplets and reaches the flow rate detection unit 602. Since the flow rate detection unit 602 has a heat generation control bridge for controlling the amount of heat generated by the heating element and a flow rate detection bridge for measuring the flow rate, when water drops adhere, the bridge balance is lost and the characteristics change. There is a problem that it ends up.
  • a dividing portion 801 that divides the edge 800 is formed at a portion of the edge 800 of the circuit board 400 on which the flow rate detection unit 602 is mounted on the side where the measured gas 30 reaches before the flow rate detection unit 602. .
  • the gas 30 to be measured that has passed through the sub-passage 305 can flow in the direction away from the flow rate detection unit 602 due to the vortex generated by the dividing unit 801, and the water droplet that reaches the flow rate detection unit 602. Can be suppressed.
  • the water droplets flow in from the entrance 305 a of the sub-passage 305 of the housing 302, the water droplets pass through the outer wall of the sub-passage 305 and concentrate on the circuit board 400 and the outer edge 800 of the sub-passage 305.
  • the dividing part 801 is not formed, the water droplets concentrated on the edge 800 part become large water droplets and flow toward the flow rate detection part 602.
  • the dividing portion 801 is formed on the edge 800, the water droplet that has reached the circuit board 400 flows in a direction away from the flow rate detection unit 602 due to the vortex generated by the division unit 801, and reaches the flow rate detection unit 602. Can be suppressed.
  • the circuit board 400 is inserted into the housing 302 and fixed by the housing 302 when the housing 302 is molded.
  • the outer periphery of the sub-passage 305 and the edge of the dividing structure 801 can be substantially matched, so that the water droplets that flowed together with the gas to be measured 30 are more It can flow in a direction away from the flow rate detector 602.
  • FIG. 23 is a front view showing the shape of the housing 302 from which the front cover 304 is removed from the physical quantity detection device 300, and is a view showing a modification of the example shown in FIG.
  • a dividing portion 802 for dividing the downstream edge of the circuit board 400 on which the flow rate detecting portion 602 is mounted is formed.
  • the air flow measurement device 300 has a large amount of blowback from the internal combustion engine, and water droplets may also be contained in the blowback, so by forming the dividing portion 802 on the downstream side, Output noise and output deviation can be suppressed.
  • the dividing parts 801 and 802 can be defined as water droplet capturing parts.
  • FIGS. 24 to 26 are diagrams showing modifications of the shape of the dividing portion 801.
  • FIG. The dividing portion 801 is not limited to the semicircular shape shown in FIGS. 22 and 23 but may be a polygonal shape such as a triangular shape, a quadrangular shape, or a pentagonal shape.
  • the dividing portion 801 is present at the edge 800, The reached water droplets flow in a direction away from the flow rate detection unit 602 by the vortex generated by the dividing unit 801, and the amount of water droplets reaching the flow rate detection unit 602 can be suppressed.
  • These triangular, quadrangular, and polygonal dividing portions can be formed on the upstream side and the downstream side as shown in FIG.
  • the semicircular cutout structure that divides the edge 800 into the upstream edge 800 through which air flows on the circuit board 400 on which the flow rate detection unit 602 is mounted. Therefore, it is possible to suppress the water droplets that have flowed together with the gas to be measured 30 from being captured by the dividing unit 801 and reaching the flow rate detecting unit 602.
  • an air flow rate measurement device that can suppress the disturbance of the flow of the gas to be measured and can reduce the influence of the characteristics due to the water droplets flowing in along with the intake air.
  • the dividing unit 801 may be a semicircular cutout having a radius of about 1 and 5 mm, and the flow of the measurement target gas 30 may be disturbed. Can also be suppressed. Further, in the case of a semicircular cutout, the radius can be a dimension from about 0.5 mm to the limit in the length direction to the tip of the circuit board 400.
  • the circuit board 400 has been described as being integrally molded with the housing 302 (an example in which the circuit board 400 is integrally molded). However, the circuit board 400 and the housing 302 are not integral and can be configured as separate bodies.
  • the dividing portion 801 is formed near the boundary portion between the wall surface of the housing 302 that forms the first sub-passage 305 and the edge of the substrate 400, but may be formed near the center of the end portion 800 of the substrate 400. However, it may be formed on the tip side.
  • the parting part 801 is the shape which keeps the water droplet which flows in the 1st subchannel

Abstract

被計測気体の流れの乱れを抑制し、かつ、吸入空気と共に流入する水滴による特性影響を低減することが可能な空気流量測定装置を実現する。 流量検出部６０２が実装される回路基板４００の空気が流れる上流側の端縁８００に、端縁８００を分断する半円形の切欠き構造である分断部８０１が形成され。被計測気体３０と共に流入した水滴を分断部８０１に捕獲し、流量検出部６０２に到達することを抑制することができる。

Description

空気流量測定装置
　本発明は、空気流量測定装置に関する。
　内燃機関の吸入空気等の汚染物を含む空気の流量を測定する空気流量測定装置が知られている。
　特許文献１には、熱式の空気流量計が記載されている。特許文献１に記載の技術において、汚損物の流量検出部への付着を防止するため、流量検出部は、副通路内で被計測気体の流れ方向に沿って配置される露出面に露出して設けられており、露出面には流量検出部の周囲を取り囲むように段差が形成され、段差によって囲まれる内側領域が段差の外側領域よりも突出するように構成されている。
特開２０１４－１８５８６８号公報
　特許文献１に記載された流量検出部は、段差によって取り囲まれることで、段差外側領域にカーボンを含むオイルミスト等の汚損物を堰きとめ、汚損物の付着を防止している。
　しかし、特許文献１に記載された技術では、流量検出部が実装される平面上に段差が設けられるため、流量検出部の気体の流れを大きく乱してしまい、流量検出に対するノイズが発生する可能性がある。
　また、汚損物を堰きとめることは可能であるが、吸入空気と共に流入した水滴については、流量検出部まで到達する可能があり、流量検出精度を低下させる懸念がある。
　本発明は、上記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、被計測気体の流れの乱れを抑制し、かつ、吸入空気と共に流入する水滴による特性影響を低減することが可能な空気流量測定装置を実現することである。
　本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
　空気流量測定装置において、被計測気体の流量を検出する流量検出部を有する基板と、被計測気体の一部を取り込む通路が形成され、上記流量検出部が上記通路内に配置されるように上記基板を固定するハウジングとを備え、上記基板は、上記流量検出部に対して上記被計測気体の流れの上流側の端縁に、該端縁の一部を分断する分断部を有する。
　本発明によれば、被計測気体の流れの乱れを抑制し、かつ、吸入空気と共に流入する水滴による特性影響を低減することが可能であり、簡単な構造で高い計測精度の空気流量測定装置を実現することができる。
　なお、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。
本発明に係る空気流量測定装置の一実施例を電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに適用した概略システム図である。 空気流量測定装置の正面図である。 空気流量測定装置の背面図である。 空気流量測定装置の左側面図である。 空気流量測定装置の右側面図である。 空気流量測定装置の平面図である。 空気流量測定装置の底面図である。 空気流量測定装置から表カバーおよび裏カバーを取り外した状態の正面図である。 空気流量測定装置から表カバーおよび裏カバーを取り外した状態の背面図である。 空気流量測定装置から表カバーおよび裏カバーを取り外した状態の左側面図である。 空気流量測定装置から表カバーおよび裏カバーを取り外した状態の右側面図である。 図８のＡ－Ａ線断面図である。 第２副通路の他の形態を示す図である。 第２副通路の他の形態を示す図である。 表カバーの外観を示す図である。 裏カバーの外観を示す図である。 回路基板の正面図である。 回路基板の右側面図である。 回路基板の背面図である。 空気流量測定装置の回路図である。 空気流量測定装置の回路構成の他の例を説明する図である。 空気流量測定装置から表カバーを取り外したハウジングの形状を示す正面図である。 図２２に示した例の変形例を示す図である。 分断部の形状の変形例を示す図である。 分断部の形状の変形例を示す図である。 分断部の形状の変形例を示す図である。
　本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　発明を実施するための形態は、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、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。
　以下の実施例で、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。また、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。
　１.内燃機関制御システムに本発明に係る物理量検出装置である空気流量測定装置を使用した一実施例
　図１は、本発明に係る空気流量測定装置の一実施例を電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムに適用した概略システム図である。
　図１において、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、本発明の一実施例に係る空気流量測定装置３００で検出され、その検出された空気量（物理量）に基づいて燃料噴射弁１５２より燃料が供給され、吸入空気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。
　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２４として排気管から車外に排出される。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体３０の流量は、車両の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。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。
　１.１　内燃機関制御システムの制御の概要
　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空気流量測定３００により検出され、この空気流量測定装置３００から吸入空気の流量（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。
　制御装置２００は、空気流量測定装置３００の出力である吸入空気の流量と、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を演算する。これら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、および点火プラグ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、実際にはさらに空気流量測定装置３００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ている。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を制御する。
　１.２　空気流量測定装置の検出精度向上の重要性と空気流量測定装置の搭載環境
　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空気流量測定装置３００の出力を主パラメータとして演算される。従って、空気流量測定装置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。
　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、空気流量測定装置３００により検出される吸入空気２０の流量の検出精度の向上が極めて重要である。また、空気流量測定装置３００が高い信頼性を維持していることも大切である。
　空気流量測定装置３００が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。空気流量測定装置３００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、空気流量測定装置３００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である吸気管を介して空気流量測定装置３００に伝わる。空気流量測定３００は、被計測気体と熱伝達を行うことにより被計測気体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。
　車に搭載される空気流量測定装置３００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、上述した色々な課題を十分に考慮し、製品として求められている色々な課題を解決し、色々な効果を奏している。
　空気流量測定装置３００が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施例の記載の中で説明する。
　２.　 空気流量測定装置３００の構成
　２.１　空気流量測定装置３００の外観構造
　図２～図７は、空気流量測定装置３００の外観を示す図であり、図２は空気流量測定装置３００の正面図、図３は空気流量測定装置３００の背面図、図４は空気流量測定装置３００の左側面図、図５は空気流量測定装置３００の右側面図、図６は空気流量測定装置３００の平面図、図７は空気流量測定装置３００の底面図である。
　図２～図７において、空気流量測定装置３００は、ハウジング３０２と、表カバー３０３と、裏カバー３０４とを備えている。ハウジング３０２は、合成樹脂製材料をモールド成形することによって構成されており、空気流量測定装置３００を主通路１２４である吸気ボディに固定するためのフランジ３１１と、フランジ３１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うためのコネクタを有する外部接続部３２１と、フランジ３１１から主通路１２４の中心に向かって突出するように延びる計測部３３１を有している。
　計測部３３１には、ハウジング３０２をモールド成形する際にインサート成形により回路基板４００が一体に設けられている（図８、図９を参照）。回路基板４００には、主通路１２４を流れる被計測気体３０の流量を検出するための少なくとも一つの検出部と、検出部で検出した信号を処理するための回路部が設けられている。検出部は、被計測気体３０に晒される位置に配置され、回路部は、表カバー３０３によって密閉された回路室に配置される。
　計測部３３１の表面と裏面には副通路溝が設けられており、表カバー３０３及び裏カバー３０４との協働により第１副通路３０５が形成される。計測部３３１の先端部には、吸入空気などの被計測気体３０の一部を第１副通路３０５に取り込むための第１副通路入口３０５ａと、第１副通路３０５から被計測気体３０を主通路１２４に戻すための第１副通路出口３０５ｂが設けられている。第１副通路３０５の通路途中には、回路基板４００の一部が突出しており、その突出部分には検出部である流量検出部６０２（図８を参照）が配置されて、被計測気体３０の流量を検出するようになっている。
　第１副通路３０５よりもフランジ３１１寄りの計測部３３１の中間部には、吸入空気などの被計測気体３０の一部をセンサ室Ｒｓに取り入れるための第２副通路３０６が設けられている。第２副通路３０６は、計測部３３１と裏カバー３０４との協働により形成される。第２副通路３０６は、被計測気体３０を取り込むために上流側外壁３３６に開口する第２副通路入口３０６ａと、第２副通路３０６から被計測気体３０を主通路１２４に戻すために下流側外壁３３８に開口する第２副通路出口３０６ｂを有している。
　第２副通路３０６は、計測部３３１の背面側に形成されたセンサ室Ｒｓに連通している。センサ室Ｒｓには、回路基板４００の裏面に設けられた検出部である圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと湿度センサ４２２が配置されている（図１９参照）。
　２.２　空気流量測定装置３００の外観構造に基づく効果
　空気流量測定装置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、空気流量測定装置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空気流量の計測誤差を低減できる。
　計測部３３１は、主通路１２４の外壁から中央に向かう軸に沿って長く伸びる形状を成しているが、厚さ幅は、図４及び図５に記載の如く、狭い形状を成している。即ち、空気流量測定装置３００の計測部３３１は、側面の幅が薄く正面が略長方形の形状を成している。これにより、空気流量測定装置３００は、十分な長さの第１副通路３０５を備えることができ、被計測気体３０に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。
　このため、空気流量測定装置３００は、流体抵抗を小さい値に抑えられると共に高い精度で被計測気体３０の流量を計測することが可能である。
　２.３　フランジ３１１の構造と効果
　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、空気流量測定装置３００が熱の影響を受け難くしている。空気流量測定装置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、空気流量測定装置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。
　フランジ３１１のねじ孔３１４は、空気流量測定装置３００を主通路１２４に固定するためのもので、これらのねじ孔３１４の周囲の主通路１２４に対向する面が主通路１２４から遠ざけられるように、各ねじ孔３１４の周囲の主通路１２４に対向する面と主通路１２４との間に空間が成形されている。このようにすることで、空気流量測定装置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構造をしている。
　２.４　外部接続部３２１の構造
　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５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、空気流量測定装置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空気流量測定装置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。
　コネクタ３２２は、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し、流れ方向下流側から上流側に向かって差し込む形状を有しているが、この形状に限定されるものではなく、例えばフランジ３１１の上面から垂直に突出して、計測部３３１の延出方向に沿って差し込む形状を有していてもよく、種々の変更が可能である。
　３.　ハウジング３０２の全体構造とその効果
　３．１　全体構造
　次に、ハウジング３０２の全体構造について図８～図１２を用いて説明する。図８～図１２は、空気流量測定装置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８はハウジング３０２の正面図、図９はハウジング３０２の背面図、図１０はハウジング３０２の右側面図、図１１はハウジング３０２の左側面図、図１２は図８のＡ－Ａ線断面図である。
　ハウジング３０２は、フランジ３１１から計測部３３１が主通路１２４の中心に向かって延びる構造を成している。計測部３３１の基端側には回路基板４００がインサート成形されている。回路基板４００は、計測部３３１の表面と裏面との中間位置で計測部３３１の面に沿って平行に配置されて、ハウジング３０２に一体にモールドされており、計測部３３１の基端側を厚さ方向一方側と他方側とに区画している。
　計測部３３１の表面側には、回路基板４００の回路部を収容する回路室Ｒｃが形成され、裏面側には、圧力センサ４２１と湿度センサ４２２を収容するセンサ室Ｒｓが形成されている。回路室Ｒｃは、表カバー３０３をハウジング３０２に取り付けることにより密閉され、外部から完全に隔離される。一方、裏カバー３０４をハウジング３０２に取り付けることにより、第２副通路３０６と、第２副通路３０６を介して計測部３３１の外部に連通する室内空間であるセンサ室Ｒｓを形成する。
　回路基板４００の一部は、計測部３３１の回路室Ｒｃと第１副通路３０５との間を仕切る仕切壁３３５から第１副通路３０５内に突出しており、その突出した部分の計測用流路面４３０に流量検出部６０２が設けられている。
　３．２　副通路溝の構造
　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８に示される表側副通路溝３３２と、図９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８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。
　裏側副通路溝３３４は、図９に示すように、上流側外壁３３６から下流側外壁３３８に向かって移行し、上流側外壁３３６と下流側外壁３３８との中間位置で二股に分かれて、一方は、排出通路としてそのまま一直線状に延在して下流側外壁３３８の排出口３０５ｃに開口し、他方は、下流側外壁３３８に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、下流側外壁３３８の近傍位置で、開口部３３３に連通している。
　裏側副通路溝３３４は、主通路１２４から被計測気体３０が流入する入口溝を形成し、表側副通路溝３３２は、裏側副通路溝３３４から取り込んだ被計測気体３０を主通路１２４に戻す出口溝を形成する。表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４はハウジング３０２の先端部に設けられているので、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体を、言い換えると主通路１２４の中央部分に近い部分を流れている気体を被計測気体３０として取り込むことができる。主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４の壁面温度の影響を受け、吸入空気２０などの主通路１２４を流れる気体の平均温度と異なる温度を有することが多い。
　また、主通路１２４の内壁面近傍を流れる気体は、主通路１２４を流れる気体の平均流速より遅い流速を示すことが多い。実施例の物理量検出装置３００ではこのような影響を受けに難いので、計測精度の低下を抑制できる。
　図９に示すように、主通路１２４を流れる被計測気体３０の一部が第１副通路入口３０５ａから裏側副通路溝３３４内に取り込まれ、裏側副通路溝３３４内を流れる。そして、被計測気体３０に含まれている質量の大きな異物は一部の被計測気体と共に分岐からそのまま一直線状に延在する排出通路に流れ込み、下流側外壁３３８の排出口３０５ｃから主通路１２４に排出される。
　裏側副通路溝３３４は、進むにつれて深くなる形状をしており、被計測気体３０は裏側副通路溝３３４に沿って流れるにつれ計測部３３１の表側に徐々に移動する。特に裏側副通路溝３３４は開口部３３３の手前で急激に深くなる急傾斜部３３４ａが設けられていて、質量の小さい空気の一部は急傾斜部３３４ａに沿って移動し、開口部３３３内で回路基板４００の計測用流路面４３０側を流れる。一方、質量の大きい異物は、急激な進路変更が困難なため、計測用流路面裏面４３１側を流れる。
　図８に示すように、開口部３３３で表側に移動した被計測気体３０は、回路基板４００の計測用流路面４３０に沿って流れ、計測用流路面４３０に設けられた流量検出部６０２との間で熱伝達が行われ、流量の計測が行われる。開口部３３３から表側副通路溝３３２に流れてきた空気は共に表側副通路溝３３２に沿って流れ、下流側外壁３３８に開口する第１副通路出口３０５ｂから主通路１２４に排出される。
　被計測気体３０に混入しているごみなどの質量の大きい物質は慣性力が大きいので、溝の深さが急激に深まる急傾斜部３３４ａ（図９に示す）の部分の表面に沿って溝の深い方向に急激に進路を変えることは困難である。このため質量の大きい異物は計測用流路面裏面４３１の方を移動し、異物が流量検出部６０２の近くを通るのを抑制できる。この実施例では気体以外の質量の大きい異物の多くが、計測用流路面４３０の背面である計測用流路面裏面４３１を通過するように構成しているので、油分やカーボン、ごみなどの異物による汚れの影響を低減でき、計測精度の低下を抑制できる。
　すなわち、主通路１２４の流れの軸を横切る軸に沿って被計測気体３０の進路を急に変化させる形状を有しているので、被計測気体３０に混入する異物の影響を低減できる。
　３．３　第２副通路とセンサ室の構造と効果
　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９、図１０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。第２副通路３０６は、回路基板４００の基板本体４０１（図１９に示す）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。
　第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側にセンサ室Ｒｓが設けられている。第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込んだ被計測気体３０の一部は、センサ室Ｒｓに流れ込み、センサ室Ｒｓ内の圧力センサ４２１と、湿度センサ４２２によってそれぞれ圧力と相対湿度が検出される。センサ室Ｒｓは、第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側に配置されているので、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０の動圧の影響を小さくすることができる。したがって、センサ室Ｒｓ内における圧力センサ４２１の検出精度を向上させることができる。
　そして、センサ室Ｒｓが第２副通路３０６よりも計測部３３１の基端側に配置されているので、例えば計測部３３１の先端側が下方に向かう姿勢状態で吸気通路に取り付けられている場合に、第２副通路３０６に被計測気体３０と共に流れ込んだ汚損物や水滴が圧力センサ４２１やその下流に配置されている湿度センサ４２２に付着するのを抑制できる。
　特に、本実施例では、センサ室Ｒｓ内において、比較的外形の大きい圧力センサ４２１が上流側に配置され、比較的外形の小さい湿度センサ４２２が圧力センサ４２１の下流側に配置されているので、被計測気体３０と共に流れ込んだ汚損物や水滴は、圧力センサ４２１に付着し、湿度センサ４２２への付着が抑制される。従って、汚損物や水滴に対して耐性が低い湿度センサ４２２を保護することができる。
　圧力センサ４２１（４２１Ａ、４２１Ｂ）と湿度センサ４２２は、流量検出部６０２と比較して被計測気体３０の流れに影響を受けにくく、特に湿度センサ４２２は、被計測気体３０における水分の拡散レベルさえ確保できればよいので、一直線状の第２副通路３０６に隣接したセンサ室Ｒｓに設けることができる。これに対して、流量検出部６０２は、ある一定以上の流速を要し、また、塵埃や汚損物を遠ざける必要や、脈動に対する影響も考慮する必要がある。したがって、流量検出部６０２は、ループ状に周回する形状を有する第１副通路３０５に設けられている。
　図１３、図１４は、第２副通路の他の形態を示す図である。
　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９～図１２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に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。
　３.４　表カバー３０３と裏カバー３０４の形状と効果
　図１５は表カバー３０３の外観を示す図であり、図１５の（ａ）は正面図、図１５の（ｂ）は、図１５（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。図１６は裏カバー３０４の外観を示す図であり、図１６の（ａ）は正面図、図１６の（ｂ）は図１６の（ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。
　図１５および図１６において、表カバー３０３や裏カバー３０４は、ハウジング３０２の表側副通路溝３３２と裏側副通路３３４を塞ぐことにより、第１副通路３０５を作る。また、表カバー３０３は、密閉された回路室Ｒｃを作り、裏カバー３０４は、計測部３３１の裏面側の凹部を塞いで第２副通路３０６と、第２副通路３０６に連通するセンサ室Ｒｓを作る。
　図１５の（ｂ）に示すように、表カバー３０３は、流量検出部６０２に対向する位置に突起部３５６を備えており、図８に示した計測用流路面４３０との間に絞りを作るのに使用される。このため、成形精度が高いことが望ましい。表カバー３０３や裏カバー３０４は、金型に熱可塑性樹脂を注入する樹脂モールド工程により作られるので、高い成形精度で作ることができる。
　表カバー３０３と裏カバー３０４には、計測部３３１から突出する複数の固定ピン３５０（図８、図９に示す）がそれぞれ挿入される複数の固定穴３５１が設けられている。表カバー３０３と裏カバー３０４は、計測部３３１の表面と裏面にそれぞれ取り付けられ、その際に、固定穴３５１に固定ピン３５０が挿入されて位置決めがなされる。
　そして、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４の縁に沿ってレーザ溶接等により接合され、同様に、回路室Ｒｃ及びセンサ室Ｒｓの縁に沿ってレーザ溶接等により接合される。
　３.５　回路基板４００のハウジング３０２による固定構造と効果
　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。
　ハウジング３０２の計測部３３１には、回路基板４００のベース部４０２の外周縁部をハウジング３０２に樹脂モールドにより埋設して固定する部分が、固定部３７２、３７３（図８、図９）として設けられている。固定部３７２、３７３は、回路基板４００のベース部４０２の外周縁部を表側と裏側から挟み込んで固定している。
　ハウジング３０２は、樹脂モールド工程にて製造する。この樹脂モールド工程で、回路基板４００をハウジング３０２の樹脂内に内蔵して、ハウジング３０２内に樹脂モールドにより固定する。このようにすることで、流量検出部６０２が被計測気体３０との間で熱伝達を行って流量を計測するための副通路、例えば表側副通路溝３３２や裏側副通路溝３３４の形状との関係である位置関係や方向の関係などを、極めて高い精度で維持することができ、回路基板４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路基板４００の計測精度を大きく改善できる。例えば従来の接着剤を使用して固定する方式に比べて、飛躍的に計測精度を向上できる。
　空気流量測定装置３００は量産により生産されることが多く、ここに厳密に計測しながら接着剤で接着する方法には、計測精度の向上に関して限界がある。しかし、本実施例のように被計測気体３０を流す副通路を成形する樹脂モールド工程にて副通路を成形すると同時に回路基板４００を固定することで、計測精度のばらつきを大幅に低減でき、空気流量測定装置３００の計測精度を大幅に向上することが可能となる。
　例えば、図８～図１２に示す例でさらに説明すると、表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４と流量検出部６０２との間に関係を、規定の関係となるように高い精度で回路基板４００をハウジング３０２に固定できる。
　このことにより、量産される空気流量測定装置３００においてそれぞれ、各回路基板４００の流量検出部６０２と第１副通路３０５との位置関係や形状などの関係を、非常に高い精度で、定常的に得ることが可能となる。
　回路基板４００の流量検出部６０２が固定配置された第１副通路３０５は、例えば表側副通路溝３３２と裏側副通路溝３３４とが非常に高い精度で成形できるので、これらの副通路溝３３２、３３４から第１副通路３０５を成形する作業は、表カバー３０３や裏カバー３０４でハウジング３０２の両面を覆う作業である。この作業は大変シンプルで、計測精度を低下させる要因が少ない作業工程である。また表カバー３０３や裏カバー３０４成形精度の高い樹脂モールで工程により生産される。従って回路基板４００の流量検出部６０２と規定の関係で設けられる副通路を高い精度で完成することが可能である。このような方法により、計測精度の向上に加え、高い生産性が得られる。
　これに対して、従来技術は、副通路を製造し、次に副通路に計測部を接着剤で接着することにより、熱式流量計を生産していた。このように接着剤を使用する方法は、接着剤の厚みのばらつきが大きく、また接着位置や接着角度が製品毎にばらつく。このため計測精度を上げることには限界があった。さらにこれらの作業を量産工程で行う場合に、計測精度の向上が大変難しくなる。
　本発明に係る実施例では、回路基板４００を樹脂モールドにより固定すると共に同時に樹脂モールドで第１副通路３０５を成形するための副通路溝を成形する。このようにすることにより、副通路溝の形状、および副通路溝に極めて高い精度で流量検出部６０２を固定できる。
　流量の計測に関係する部分、例えば流量検出部６０２や流量検出部６０２が取り付けられる計測用流路面４３０（図８）は、回路基板４００の表面に設けられる。流量検出部６０２と計測用流路面４３０は、ハウジング３０２を成形する樹脂から露出させる。すなわち、流量検出部６０２と計測用流路面４３０を、ハウジング３０２を成形する樹脂で覆わないようにする。回路基板４００の流量検出部６０２や計測用流路面４３０を、そのままハウジング３０２の樹脂モールド後も利用し、空気流量測定装置３００の流量計測に使用する。このようにすることで計測精度が向上する。
　本発明に係る実施例では、回路基板４００をハウジング３０２に一体成形することにより、第１副通路３０５を有するハウジング３０２に回路基板４００を固定しているので、回路基板４００をハウジング３０２に確実に固定できる。特に、回路基板４００の突出部４０３が仕切壁３３５を貫通して第１副通路３０５に突出する構成を有しているので、第１副通路３０５と回路室Ｒｃとの間のシール性が高く、第１副通路３０５から回路室Ｒｃに被計測気体３０が漏れ入るのを防ぎ、回路基板４００の回路部品や配線等が被計測気体３０と接触して腐蝕するのを防ぐことができる。
　４.　回路基板４００の外観
　４.１　流量検出部６０２を備える計測用流路面４３０の成形
　図１７～図１９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。
　図１７は、回路基板の正面図、図１８は、回路基板の右側面図、図１９は、回路基板の背面図である。
　回路基板４００は、基板本体４０１を有しており、基板本体４０１の表面に回路部とセンシング素子である流量検出部６０２が設けられ、基板本体４０１の裏面にセンシング素子である圧力センサ４２１と湿度センサ４２２が設けられている。基板本体４０１は、ガラスエポキシ樹脂製の材料により構成されており、セラミック材料の基板と比較してハウジング３０２を成形している熱可塑性樹脂の熱膨張係数と近似した値を有している。
　したがって、ハウジング３０２にインサート成形した際に熱膨張係数の差による応力を低減でき、回路基板４００の歪みを小さくすることができる。
　基板本体４０１は、一定厚さを有する平板形状を有しており、略四角形状のベース部４０２と、ベース部４０２の一辺から突出してベース部４０２よりも一回り小さな略四角形状の突出部４０３とを有する、平面視略Ｔ字形状をなしている。ベース部４０２の表面には、回路部が設けられている。回路部は、図示していない回路配線の上に、ＬＳＩ４１４、マイコン４１５、電源レギュレータ４１６、抵抗やコンデンサなどのチップ部品４１７などの電子部品が実装されて構成されている。電源レギュレータ４１６は、マイコン４１５やＬＳＩ４１４などの他の電子部品と比較して発熱量が多いので、回路室Ｒｃにおいて比較的上流側に配置されている。ＬＳＩ４１４は、金線ワイヤを含むように全体が合成樹脂材４１９で封止されており、インサート成形する際の回路基板４００の取り扱い性を向上させている。
　図１７に示すように、基板本体４０１の表面には、ＬＳＩ４１４が嵌入される凹部４０２ａが形成されている。この凹部４０２ａは、基板本体４０１にレーザ加工を施すことによって形成できる。ガラスエポキシ樹脂製の基板本体４０１は、セラミック製の基板本体と比較して加工が容易であり、凹部４０２を容易に設けることができる。凹部４０２は、ＬＳＩ４１４の表面が基板本体４０１の表面と面一になる深さを有している。このようにＬＳＩ４１４の表面と基板本体４０１の表面の高さを一致させることによって、ＬＳＩ４１４と基板本体４０１との間を金線ワイヤで結ぶワイヤボンディングが容易になり、回路基板４００の製造が容易になる。ＬＳＩ４１４は、例えば、図１７に示すように、基板本体４０１の表面に直接設けることもできる。かかる構造の場合、ＬＳＩ４１４を被覆する合成樹脂材４１９がより大きく突出することになるが、基板本体４０１に凹部４０２を形成する加工が不要になり、製造を簡単化できる。
　突出部４０３は、回路基板４００をハウジング３０２にインサート成形した際に、第１副通路３０５内に配置され、突出部４０３の表面である計測用流路面４３０が被計測気体３０の流れ方向に沿って延びる。突出部４０３の計測用流路面４３０には、流量検出部６０２が設けられている。流量検出部６０２は、被計測気体３０と熱伝達を行い、被計測気体３０の状態、例えば被計測気体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。流量検出部６０２が高精度で被計測気体３０の状態を計測するには、計測用流路面４３０の近傍を流れる気体が層流であり乱れが少ないことが望ましい。このため流量検出部６０２の表面と計測用流路面４３０の面とが面一、もしくは差が所定値以下であることが望ましい。
　計測用流路面４３０の表面には、図１７に示すように、凹部４０３ａが凹設されており、流量検出部６０２が嵌入されている。この凹部４０３ａもレーザ加工を施すことによって形成できる。凹部４０３ａは、流量検出部６０２の表面が計測用流路面４３０の表面と面一になる深さを有している。流量検出部６０２とその配線部分は、合成樹脂材４１８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。
　基板本体４０１の裏面には、図１９に示すように、２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと、１つの湿度センサ４２２が設けられている。２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂは、上流側と下流側に分かれて一列に配置されている。そして、圧力センサ４２１Ｂの下流側に湿度センサ４２２が配置されている。これら２つの圧力センサ４２１Ａ、４２１Ｂと、１つの湿度センサ４２２は、センサ室Ｒｓ内に配置されている。
　回路基板４００は、基板本体４０１の裏面側に第２副通路３０６が配置されている。したがって、第２副通路３０６を通過する被計測気体３０によって、基板本体４０１全体を冷却することができる。
　４.２　温度検出部４５１の構造
　図１７、図１８に示すように、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。
　例えば、図９に示すように、第２副通路入口３０６ａが設けられている計測部３３１の中央部では、ハウジング３０２を構成する計測部３３１内の上流側外壁３３６が下流側に向かって窪んでおり、窪み形状の上流側外壁３３６から回路基板４００の突出部４５０（図１７に示す）が上流側に向かって突出している。突出部４５０の先端は、上流側外壁３３６の最も上流側の面よりも凹んだ位置に配置されている。温度検出部４５１は、回路基板４００の背面、すなわち、第２副通路３０６側に面するように突出部４５０に設けられている。
　温度検出部４５１の下流側に、第２副通路入口３０６ａが形成されているので、第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込む被計測気体３０は、温度検出部４５１に接触してから第２副通路入口３０６ａに流れ込み、温度検出部４５１に接触した際に温度が検出される。温度検出部４５１に接触した被計測気体３０は、そのまま第２副通路入口３０６ａから第２副通路３０６に流れ込み、第２副通路３０６を通過して第２副通路出口３０６ｂから主通路１２３に排出される。
　４.４　樹脂モールド工程による回路基板４００の固定とその効果
　図１９において斜線で示す部分は、樹脂モールド工程において、ハウジング３０２に回路基板４００を固定するために、樹脂モールド工程で使用する熱可塑性樹脂で回路基板４００を覆うための、固定面４３２（図１７）および固定面４３４を示している。計測用流路面４３０および計測用流路面４３０に設けられている流量検出部６０２と副通路の形状との関係が、規定に関係となるように、高い精度で維持されることが重要である。
　樹脂モールド工程において、副通路を成形すると共に同時に副通路を成形するハウジング３０２に回路基板４００を固定するので、副通路と計測用流路面４３０および流量検出部６０２との関係を極めて高い精度で維持できる。すなわち、樹脂モールド工程において回路基板４００をハウジング３０２に固定するので、副通路を備えたハウジング３０２を成形するための金型内に、回路基板４００を高い精度で位置決めして固定することが可能となる。この金型内に高温の熱可塑性樹脂を注入することで、副通路が高い精度で成形されると共に、回路基板４００が高い精度で固定される。
　したがって、回路基板４００毎に生じる誤差やばらつきを非常に小さい値に抑え込むことが可能となる。結果として回路基板４００の計測精度を大きく改善できる。
　５.　空気流量測定装置３００の回路構成
　５.１　空気流量測定装置３００の回路構成の全体
　図２０は空気流量測定装置３００の回路図である。空気流量計測装置３００は、流量検出回路６０１と、温湿度検出回路７０１を有している。
　流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部６０２と処理部６０４とを備えている。処理部６０４は、流量検出部６０２の発熱体６０８の発熱量を制御すると共に、流量検出部６０２の出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介してマイコン４１５に出力する。
　上記処理を行うために、処理部６０４は、Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ(以下ＣＰＵと記す)６１２と入力回路６１４、出力回路６１６、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。
　流量検出部６０２には被計測気体３０を熱するための発熱体６０８が設けられている。電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給され、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して上記トランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられ、この制御信号に基づいて上記トランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。発熱体６０８に供給される電流量はＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介して発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６に加えられる制御信号により制御される。
　処理部６０４は、発熱体６０８で熱せられることにより被計測気体３０の温度が当初の温度より所定温度、例えば１００℃だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。
　流量検出部６０２は、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０とを有している。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。
　発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた被計測気体３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有しており、抵抗６４２と抵抗６４４、抵抗６４６、抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６の交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力され、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差が所定値、この実施例ではゼロボルトになるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。
　図２０に記載の流量検出回路６０１は、被計測気体３０の元の温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなるように発熱体６０８で被計測気体３０を加熱する。この加熱制御を高精度に行えるように、発熱体６０８で温められた被計測気体３０の温度が当初の温度に対して一定温度、例えば常に１００℃、高くなったときに、上記交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるように発熱制御ブリッジ６４０を構成する各抵抗の抵抗値が設定されている。従って、流量検出回路６０１では、ＣＰＵ６１２は交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるよう発熱体６０８への供給電流を制御する。
　流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２と抵抗６５４、抵抗６５６、抵抗６５８の４つの測温抵抗体で構成されている。これら４つの測温抵抗体は被計測気体３０の流れに沿って配置されており、抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における上流側に配置され、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８に対して被計測気体３０の流路における下流側に配置されている。また、計測精度を上げるために抵抗６５２と抵抗６５４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されており、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。
　抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。計測精度を高めるために、例えば被計測気体３０の流れがゼロの状態で、交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロとなるように流量検知ブリッジ６５０の各抵抗が設定されている。従って、交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差が、例えばゼロボルトの状態では、ＣＰＵ６１２は被計測気体３０の流量がゼロとの計測結果に基づき、主通路１２４の流量がゼロを意味する電気信号を端子６６２から出力する。
　被計測気体３０が図２０の矢印方向に流れている場合、上流側に配置されている抵抗６５２や抵抗６５４は、被計測気体３０によって冷却され、被計測気体３０の下流側に配置されている抵抗６５６と抵抗６５８は、発熱体６０８により暖められた被計測気体３０により温められ、これら抵抗６５６と抵抗６５８の温度が上昇する。このため、流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間に電位差が発生し、この電位差が端子６３１と端子６３２を介して、入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータを検索し、主通路１２４の流量を求める。
　このようにして求められた主通路１２４の流量を表す電気信号が端子６６２を介して出力される。なお、図２０に示す端子６６４および端子６６２は新たに参照番号を記載しているが、先に説明した図１７に示す接続端子４１２に含まれている。
　上記メモリ６１８には、上記交点Ｃと交点Ｄとの電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータが記憶されており、さらに回路基板４００の生産後に、気体の実測値に基づいて求められた、ばらつきなどの測定誤差の低減のための補正データが記憶されている。
　温湿度検出回路７０１は、温度センサ４５３と湿度センサ４２２から検出信号を入力するアンプ・Ａ／Ｄ等の入力回路と、出力回路と、補正値や温度と絶対湿度との関係を表すデータを保持するメモリと、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２を備えている。流量検出回路６０１と温湿度検出回路７０１から出力された信号は、マイコン４１５に入力される。マイコン４１５は、流量計算部、温度計算部、及び絶対湿度計算部を有しており、信号に基づいて被計測気体３０の物理量である、流量、温度、絶対湿度を算出し、ＥＣＵ２００に出力する。
　空気流量測定装置３００と制御装置（ＥＣＵ）２００との間は通信ケーブルで接続されており、ＳＥＮＴ、ＬＩＮ、ＣＡＮなどの通信規格によりディジタル信号を用いた通信が行われている。本実施例では、マイコン４１５からＬＩＮドライバ４２０に信号が入力され、ＬＩＮドライバ４２０からＬＩＮ通信が行われる。空気流量測定装置３００のＬＩＮドライバ４２０から制御装置（ＥＣＵ）２００に出力される情報は、単一または２線の通信ケーブルを用いてディジタル通信で重畳して出力される。
　マイコン４１５の絶対湿度計算部は、相対湿度センサ４２２から出力された相対湿度の情報と温度情報に基づいて絶対湿度を計算し、その絶対湿度を誤差に基づいて補正する処理を行う。絶対湿度計算部により計算された補正後の絶対湿度は、ＥＣＵである制御装置２００で種々のエンジン運転制御に用いられる。また、制御装置２００は、総合誤差の情報を直接種々のエンジン運転制御に用いることもできる。
　なお、上述の図２０に示す実施例では、空気流量測定装置３００がＬＩＮドライバ４２０を有しており、ＬＩＮ通信を行う場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図２１に示すように、レギュレータ４１６は有するがＬＩＮ通信を用いずに、マイコン４１５と直接通信を行ってもよい。
　６．回路基板４００の構造
　図２２は、空気流量測定装置３００から表カバー３０３を取り外したハウジング３０２の形状を示す正面図である。
　ハウジング３０２の副通路３０５の入り口３０５ａから流入する被計測気体３０は、水滴を含んでいることもあり、被計測気体３０は水滴と共に副通路内３０５を通り流量検出部６０２に到達する。流量検出部６０２は発熱体の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジと、流量を計測するための流量検知ブリッジと、を有しているため、水滴が付着するとブリッジバランスが崩れ特性が変動してしまうという問題がある。
　流量検出部６０２に到達する水滴が少ない場合は、出力ノイズとして表れ、到達する水滴が多い場合は、検出流量が実流量に対しズレが発生するため、流量検出精度が悪化する。
　流量検出部６０２を実装した回路基板４００の端縁８００の、被計測気体３０が流量検出部６０２より先に到達する側の部分には、端縁８００を分断する分断部８０１が形成されている。副通路３０５を通った被計測気体３０は分断部８０１によって発生する渦によって、被計測気体３０と共に流入した水滴を流量検出部６０２から遠ざける方向に流すことが出来、流量検出部６０２まで到達する水滴の量を抑制することが出来る。
　ハウジング３０２の副通路３０５の入り口３０５ａから水滴が流入すると、副通路３０５の外壁を通り、回路基板４００と副通路３０５の外周の端縁８００部に水滴が集中する。分断部８０１が形成されていない場合、端縁８００部に集中した水滴は大きな水滴となり、流量検出部６０２に向かって流れてしまう。端縁８００に分断部８０１が形成されていると、回路基板４００に到達した水滴は、分断部８０１によって発生する渦により、流量検出部６０２から遠ざかる方向に流れ、流量検出部６０２まで到達する水滴の量を抑制することが出来る。
　回路基板４００はハウジング３０２を成形する際、ハウジング３０２にインサートされ、ハウジング３０２によって固定されている。回路基板４００に形成した分断構造部８０１を金型で固定することで、副通路３０５の外周と分断構造８０１の端縁をほぼ一致させることが出来るため、被計測気体３０と共に流入した水滴をより流量検出部６０２から遠ざける方向に流すことが出来る。
　図２３は、物理量検出装置３００から表カバー３０４を取り外したハウジング３０２の形状を示す正面図であり、図２２に示した例の変形例を示す図である。
　図２３において、図２２に示した分断部８０１の他に、流量検出部６０２を実装した回路基板４００の下流側の端縁を分断する分断部８０２が形成されている。空気流量測定装置３００は、搭載される内燃機関によっては、内燃機関からの吹き返しも大きく、吹き返しにも水滴が含まれていることがあるため、下流側にも分断部８０２を形成することで、出力ノイズや、出力ズレを抑制することが出来る。分断部８０１、８０２は、水滴捕獲部と定義することができる。
　図２４から図２６は、分断部８０１の形状の変形例を示す図である。分断部８０１は、図２２及び図２３に示した半円形状のみでは無く、三角形状、四角形状、五角形状等の多角形状でもよく、端縁８００に分断部８０１が存在すると、回路基板４００に到達した水滴は、分断部８０１によって発生する渦により、流量検出部６０２から遠ざかる方向に流れ、流量検出部６０２まで到達する水滴の量を抑制することが出来る。
　これら三角形状、四角形状、多角形状の分断部は、図２３に示したように、上流側と下流側との形成することもできる。
　以上のように、本発明の一実施例によれば、流量検出部６０２が実装される回路基板４００の空気が流れる上流側の端縁８００に、端縁８００を分断する半円形の切欠き構造である分断部８０１が形成されているため、被計測気体３０と共に流入した水滴を分断部８０１に捕獲し、流量検出部６０２に到達することを抑制することができる。
　つまり、被計測気体の流れの乱れを抑制し、かつ、吸入空気と共に流入する水滴による特性影響を低減することが可能な空気流量測定装置を実現することができる。
　分断部８０１は、例えば、流量検出部６０２が実装される基板の横幅が約１０．８ｍｍであれば、半径約１、５ｍｍの半円形状の切欠きでよく、被計測気体３０の流れの乱れも抑制することができる。さらに、半円形状の切欠きの場合、その半径は、約０．５ｍｍから回路基板４００の先端部への長さ方向限界点までの寸法が可能である。
　なお、回路基板４００は、ハウジング３０２に一体にモールドされる例（一体成形される例）を説明したが、回路基板４００とハウジング３０２とは一体ではなく、別体として構成することもできる。
　また、分断部８０１は、第１副通路３０５を形成するハウジング３０２の壁面と基板４００の端縁との境界部分付近に形成したが、基板４００の端部８００の中央付近に形成してもよいし、先端側に形成してもよい。
　また、分断部８０１は、第１副通路３０５内を流れる水滴を、流量検出部６０２から遠ざける形状であれば、例えば、基板４００の端面に形成された溝、複数の凹部等の上述した形状以外の形状であってもよい。
　３０・・・被計測気体、１２４・・・主通路、３００・・・空気流量測定装置、３０２・・・ハウジング、３０５・・・第１副通路、４００・・・回路基板、４０４、４０５、４０６・・・貫通孔、４０７、４０８・・・切り欠き部、４２１Ａ、４２１Ｂ・・・圧力センサ、４２２・・・湿度センサ、６０２・・・流量検出部、８０１・・・分断部

Claims (12)

  1. 　被計測気体の流量を検出する流量検出部を有する基板と、
    　被計測気体の一部を取り込む通路が形成され、上記流量検出部が上記通路内に配置されるように上記基板を固定するハウジングと、
    　を備え、
    　上記基板は、上記流量検出部に対して上記被計測気体の流れの上流側の端縁に、該端縁の一部を分断する分断部を有することを特徴とする空気流量測定装置。
  2. 　請求項１に記載の空気流量測定装置において、
    　上記分断部は、上記被計測気体の流れの上流側で、水が集中する位置に形成されることを特徴とする空気流量測定装置。
  3. 　請求項２に記載の空気流量測定装置において、
    　上記分断部は、上記通路を形成する上記ハウジングの壁面と上記基板の端縁との境界部付近に形成されることを特徴とする空気流量測定装置。
  4. 　請求項２に記載の空気流量測定装置において、
    　上記分断部は、切欠きであることを特徴とする空気流量測定装置。
  5. 　請求項４に記載の空気流量測定装置において、
    　上記流量検出部に対して上記被計測気体の流れの下流側の端縁にも、切欠きが形成されていることを特徴とする空気流量測定装置。
  6. 　請求項４又は５に記載の空気流量測定装置において、
    　上記切欠きは半円形状であることを特徴とする空気流量測定装置。
  7. 　請求項４又は５に記載の空気流量測定装置において、
    　上記切欠きは三角形状であることを特徴とする空気流量測定装置。
  8. 　請求項４又は５に記載の空気流量測定装置において、
    　上記切欠きは四角形状であることを特徴とする空気流量測定装置。
  9. 　請求項４又は５に記載の空気流量測定装置において、
    　上記切欠きは五角形以上の多角形状であることを特徴とする空気流量測定装置。
  10. 　請求項２に記載の空気流量測定装置において、
    　上記分断部は、上記通路内を流れる水滴を上記流量検出部から遠ざける形状であることを特徴とする空気流量測定装置。
  11. 　請求項１０に記載の空気流量測定装置において、
    　上記分断部は、上記通路内を流れる水滴を捕獲する水滴捕獲部であることを特徴とする空気流量測定装置。
  12. 　請求項１に記載の空気流量測定装置において、
    　上記基板は、上記ハウジングに一体成形により固定されていることを特徴とすることを特徴とする空気流量測定装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7121858B2 (ja) * 2019-06-13 2022-08-18 日立Astemo株式会社 流量測定装置
CN112345707B (zh) * 2020-11-16 2021-10-29 湖南碧臣环境能源有限公司 气体测量设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070107511A1 (en) * 2003-09-29 2007-05-17 Manfred Strohrmann Printed-circuit board having a plastic part for accommodating a measuring device
JP2012503172A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 流動媒体のパラメータを特定するためのセンサ装置
JP2014010026A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Hitachi Automotive Systems Ltd 空気物理量検出装置
WO2016017300A1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 物理量検出装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4115040A1 (de) * 1991-05-08 1992-11-12 Bosch Gmbh Robert Messelement
DE4124032A1 (de) * 1991-07-19 1993-01-21 Bosch Gmbh Robert Messelement
DE4139631C1 (en) * 1991-11-30 1993-03-11 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart, De Measuring element for intake air flowmeter of IC engine - has slot in substrate board separating film resistors
DE19530413C1 (de) * 1995-08-18 1997-04-03 Heraeus Sensor Gmbh Verfahren zur Befestigung und Kontaktierung von Widerstandselementen für Heißfilmanemometer sowie Sensoranordnung
DE59607237D1 (de) * 1995-12-15 2001-08-09 Siemens Ag Luftmassenmesser
JP4474308B2 (ja) * 2005-03-18 2010-06-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 流量センサ
JP5183164B2 (ja) * 2007-11-19 2013-04-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 流量測定装置
JP4576444B2 (ja) * 2008-03-31 2010-11-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP5396410B2 (ja) * 2011-02-09 2014-01-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 センサの構造
JP5980155B2 (ja) 2013-03-21 2016-08-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 熱式流量計
JP6099094B2 (ja) * 2013-06-21 2017-03-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 ガスセンサ装置およびガスセンサ装置の取付け構造
US20160252378A1 (en) * 2013-10-31 2016-09-01 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Mass Air Flow Measurement Device
JP6786606B2 (ja) * 2016-08-22 2020-11-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 物理量検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070107511A1 (en) * 2003-09-29 2007-05-17 Manfred Strohrmann Printed-circuit board having a plastic part for accommodating a measuring device
JP2012503172A (ja) * 2008-09-17 2012-02-02 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング 流動媒体のパラメータを特定するためのセンサ装置
JP2014010026A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Hitachi Automotive Systems Ltd 空気物理量検出装置
WO2016017300A1 (ja) * 2014-07-30 2016-02-04 日立オートモティブシステムズ株式会社 物理量検出装置

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