WO2020003808A1 - 物理量検出装置 - Google Patents

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WO2020003808A1
WO2020003808A1 PCT/JP2019/019852 JP2019019852W WO2020003808A1 WO 2020003808 A1 WO2020003808 A1 WO 2020003808A1 JP 2019019852 W JP2019019852 W JP 2019019852W WO 2020003808 A1 WO2020003808 A1 WO 2020003808A1
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WO
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passage
main passage
sub
physical quantity
upstream
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Application number
PCT/JP2019/019852
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English (en)
French (fr)
Inventor
昌道 中村
征史 深谷
暁 上ノ段
忍 田代
河野　務
斉藤　友明
直生 斎藤
Original Assignee
日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • 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

Definitions

  • the present disclosure relates to a physical quantity detection device.
  • Patent Document 1 Conventionally, there has been known an invention related to an air flow measuring device that measures an air flow by a flow sensor (see Patent Document 1 below).
  • the air flow measurement device described in Patent Literature 1 includes a sub flow path, a flow sensor, and a circuit unit (see the same document, Claim 1 and the like).
  • the sub flow path takes in a part of the air flowing inside the duct.
  • the sub sub flow path takes in a part of the air flowing through the sub flow path.
  • the flow sensor has a heating resistor that generates heat when energized, and measures a flow rate of air flowing through the sub-sub flow path based on a temperature distribution generated by the heating resistor.
  • the circuit section there is no need to provide a dedicated space for disposing the circuit section inside the sensor body, so that the size of the sensor body does not increase. Further, the space for forming the sub-sub flow path inside the sensor body does not decrease. As a result, the flow rate of the air flowing through the sub-sub flow path can be accurately measured without increasing the flow path loss of the sub-sub flow path. Further, by disposing the circuit section in the sub-sub-flow path, the circuit section can be cooled by the air flowing through the sub-sub-flow path, so that heat radiation to the circuit section is improved (see the same document, paragraph 0007, etc.). .
  • the sub-sub flow path extends in the sensor body in the vertical direction, that is, in the direction perpendicular to the direction of air flow inside the duct (see the same document, FIG. 1, paragraph 0013, and the like).
  • the air flowing through the sub flow path is strongly pressed against the wall surface of the sub flow path branched from the sub flow path and located on the downstream side of the sub flow path, and the air flowing into the sub flow path is As the flow velocity increases, dust flowing into the sub-sub flow path may increase.
  • the amount of dust flowing from the sub flow path to the sub sub flow path increases, the accumulation of the dust on the circuit portion and the flow sensor progresses in a short time, and the measurement accuracy of the flow sensor may be reduced in a short time.
  • the present disclosure provides a physical quantity detection device capable of reducing dust flowing into a second sub-passage branched from a first sub-passage and improving stain resistance.
  • One embodiment of the present disclosure is a physical quantity detection device that detects a physical quantity of a gas flowing through a main passage, comprising: a sensor that detects the physical quantity; and a housing that houses the sensor, wherein the housing includes the main passage. And a measuring portion extending from the flange in the center direction of the main passage, wherein the measuring portion is provided at a distal end opposite to the flange and extends along a central axis of the main passage.
  • a first sub-passage extending from the first sub-passage to the flange, the second sub-passage having the sensor disposed therein, and a rectifying surface provided at a tip of the tip.
  • An upstream rectifying surface provided so as to approach the flange from an upstream side to a downstream side of the main passage, and the main passage provided downstream of the main passage with respect to the upstream rectifying surface. Extends along the central axis of The flow regulating surfaces, a physical quantity detection device characterized by having a.
  • FIG. 1 is a system diagram of an internal combustion engine control system using a physical quantity detection device.
  • FIG. 3 is a front view showing a state where a cover of the physical quantity detection device shown in FIG. 2 is removed.
  • FIG. 4 is an enlarged view in which a tip of a measurement unit of the physical quantity detection device shown in FIG. 3 is enlarged.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a modification of the physical quantity detection device shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a modification of the physical quantity detection device shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a modification of the physical quantity detection device shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a modification of the physical quantity detection device shown in FIG. 4.
  • FIG. 1 is a system diagram of an electronic fuel injection type internal combustion engine control system 1 using a physical quantity detection device 20 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the intake air is sucked from the air cleaner 21 as the gas to be measured 2 and, for example, the intake body which is the main passage 22, the throttle body 23, and the intake manifold 24 are Through the combustion chamber of the engine cylinder 11.
  • the physical quantity of the measured gas 2 which is the intake air guided to the combustion chamber, is detected by the physical quantity detection device 20, fuel is supplied from the fuel injection valve 14 based on the detected physical quantity, and the air-fuel mixture is mixed with the measured gas 2. Is guided to the combustion chamber.
  • the fuel injection valve 14 is provided at the intake port of the internal combustion engine, and the fuel injected into the intake port forms an air-fuel mixture with the gas 2 to be measured, and is guided to the combustion chamber via the intake valve 15. They burn and generate mechanical energy.
  • the fuel and the air guided to the combustion chamber are in a mixed state of the fuel and the air, and are explosively burned by spark ignition of the ignition plug 13 to generate mechanical energy.
  • the gas after the combustion is guided from the exhaust valve 16 to the exhaust pipe, and is discharged as the exhaust gas 3 from the exhaust pipe to the outside of the vehicle.
  • the flow rate of the gas to be measured 2 which is the intake air guided to the combustion chamber, is controlled by a throttle valve 25 whose opening changes based on the operation of an accelerator pedal.
  • 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 opening degree of the throttle valve 25 to control the flow rate of the intake air guided to the combustion chamber.
  • the mechanical energy generated by the engine can be controlled.
  • the output of the throttle angle sensor 26 for measuring the opening of the throttle valve 25 is input to the control device 4, and further the positions and states of the engine piston 12, the intake valve 15, the exhaust valve 16 of the internal combustion engine, and the rotation of the internal combustion engine.
  • the output of the rotation angle sensor 17 is input to the control device 4 in order to measure the speed.
  • the output of the oxygen sensor 28 is input to the control device 4 in order to measure the state of the mixing ratio between the fuel amount and the air amount from the state of the exhaust gas 3.
  • the control device 4 calculates the fuel injection amount and the ignition timing based on the physical quantity of the intake air which is the output of the physical quantity detection device 20 and the rotation speed of the internal combustion engine measured based on the output of the rotation angle sensor 17. Based on these calculation results, the amount of fuel supplied from the fuel injection valve 14 and the ignition timing of ignition by the ignition plug 13 are controlled. The fuel supply amount and the ignition timing are actually further determined based on the temperature and throttle angle change state detected by the physical quantity detection device 20, the engine rotation speed change state, and the air-fuel ratio state measured by the oxygen sensor 28. It is finely controlled. The control device 4 further controls the amount of air bypassing the throttle valve 25 by the idle air control valve 27 in an idle operation state of the internal combustion engine, and controls the rotation speed of the internal combustion engine in the idle operation state.
  • the fuel supply amount and the ignition timing which are the main control amounts of the internal combustion engine, are all calculated using the output of the physical quantity detection device 20 as a main parameter. Therefore, it is important to improve the detection accuracy of the physical quantity detection device 20, suppress the change with time, and improve the reliability in terms of improving the control accuracy of the vehicle and ensuring the reliability.
  • the physical quantity detection device 20 maintain high reliability.
  • a vehicle on which the physical quantity detection device 20 is mounted is used in an environment where the temperature and humidity change greatly. It is desirable that the physical quantity detection device 20 also considers the response to changes in temperature and humidity in the use environment and the response to dust and contaminants.
  • the physical quantity detection device 20 is mounted on an intake pipe affected by heat generated from the internal combustion engine. Therefore, heat generated by the internal combustion engine is transmitted to the physical quantity detection device 20 via the intake pipe, which is the main passage 22. Since the physical quantity detection device 20 detects the flow rate of the gas to be measured by performing heat transfer with the gas to be measured, it is important to suppress the influence of external heat as much as possible.
  • the physical quantity detection device 20 mounted on the vehicle simply solves the problem described in the column of the problem to be solved by the invention and achieves the effect described in the column of the effect of the invention.
  • the various problems described above are sufficiently considered, and various problems required as products are solved, and various effects are achieved. Specific problems to be solved by the physical quantity detection device 20 and specific effects to be achieved will be described in the description of the following embodiments.
  • FIG. 2 is a front view of the physical quantity detection device 20 shown in FIG.
  • the physical quantity detection device 20 is used by being inserted into the inside of the main passage 22 from a mounting hole provided in a passage wall of the main passage 22.
  • the physical quantity detection device 20 includes a housing 201 and a cover 202 attached to the housing 201.
  • the housing 201 is formed by injection molding a synthetic resin material
  • the cover 202 is formed by a plate-like member made of a conductive material such as an aluminum alloy.
  • the cover 202 is formed in a thin plate shape and has a wide flat cooling surface.
  • the housing 201 includes a flange 211 fixed to the intake body, which is the main passage 22, a connector 212 protruding from the flange 211 and exposed to the outside from the intake body to make an electrical connection with an external device, and a flange 211.
  • the measuring section 213 extends so as to protrude toward the center of the main passage 22.
  • the flange 211 has, for example, a substantially rectangular shape in plan view having a predetermined plate thickness, and has a through hole at a corner.
  • the flange 211 is fixed to the main passage 22 by, for example, inserting a fixing screw into a through hole at a corner and screwing into a screw hole of the main passage 22.
  • the connector 212 is provided with, for example, four external terminals and a correction terminal therein.
  • the external terminals are a terminal for outputting a physical quantity such as a flow rate or a temperature, which is a measurement result of the physical quantity detection device 20, and a power supply terminal for supplying DC power for operating the physical quantity detection device 20.
  • the correction terminal is a terminal used to measure the produced physical quantity detection device 20, obtain a correction value for each physical quantity detection device 20, and store the correction value in a memory inside the physical quantity detection device 20. .
  • the measurement unit 213 has a thin and long shape extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22, and includes a wide front 221 and a back, and a pair of narrow side surfaces, an upstream end surface 223 and a downstream end surface 224. Have.
  • the measuring unit 213 is inserted into the inside from a mounting hole provided in the main passage 22, for example, and the flange 211 is brought into contact with the main passage 22 and fixed to the main passage 22 with a screw. It is fixed to the passage 22.
  • the measuring unit 213 projects from the inner wall of the main passage 22 toward the central axis 22a of the main passage 22 with the physical quantity detection device 20 attached to the main passage 22.
  • the front face 221 and the back face are arranged in parallel along the central axis 22a of the main passage 22, and the upstream end face on one side in the short direction of the measuring section 213 among the narrow upstream end face 223 and the downstream end face 224 of the measuring section 213.
  • 223 is arranged so as to face the upstream side of the main passage 22, and the downstream end face 224 on the other side in the short side direction of the measuring unit 213 is arranged so as to face the downstream side of the main passage 22.
  • the front face 221 of the measuring unit 213 is flat from the upstream end face 223 to the downstream end face 224 along the lateral direction.
  • the back surface of the measuring unit 213 is chamfered at the corner on the downstream end surface 224 side, and is inclined in a direction to gradually approach the front surface as it moves from the middle position in the short direction to the downstream end surface 224.
  • the cross-sectional shape of the measuring unit 213 is a so-called streamline type. Therefore, the measured gas 2 flowing from the upstream of the main passage 22 can be smoothly guided downstream along the front surface 221 and the back surface of the measuring unit 213, and the fluid resistance of the measuring unit 213 to the measured gas 2 is reduced. be able to.
  • the measuring unit 213 has an end in the protruding direction formed in a step shape, and has the physical quantity detection device 20 attached to the main passage 22, and a lower surface 226 on the upstream side of the main passage 22 and a downstream side of the main passage 22. And the rectifying surface 227 of FIG.
  • the measuring unit 213 includes an upstream end surface 228 that is a step surface connecting the downstream rectifying surface 227 with the downstream rectifying surface 227 protruding in the protruding direction from the upstream lower surface 226. Are arranged so as to face the upstream side of the main passage 22.
  • the measurement unit 213 has a rectifying surface 227 provided at the tip of the tip 213a.
  • the rectifying surface 227 has an upstream rectifying surface 227a and a downstream rectifying surface 227b.
  • the upstream straightening surface 227a is provided so as to approach the flange 211 from the upstream side to the downstream side of the main passage 22.
  • the downstream rectifying surface 227b is provided on the downstream side of the main passage 22 from the upstream rectifying surface 227a, and extends along the center axis 22a of the main passage 22.
  • the measuring unit 213 also transfers a part of the gas 2 to be measured, such as intake air, to the sub-passage in the measuring unit 213 on the upstream end surface 228 of the tip 213 a that is opposite to the flange 211 and protrudes from the lower surface 226 on the upstream side.
  • An inlet 231 for taking in the air is provided in an open state.
  • a first outlet 232 and a second outlet 233 for returning the measured gas 2 taken into the sub-passage in the measurement unit 213 to the main passage 22 are opened in the downstream end surface 224 of the tip 213a of the measurement unit 213. It is provided.
  • the measuring section 213 has an upstream end face 223 as a first wall portion disposed toward the upstream side in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22.
  • the measuring unit 213 is disposed at a position downstream of the upstream end face 223 as the first wall in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22 toward the upstream side in the flow direction of the gas 2 to be measured.
  • a second wall portion having an upstream end surface 228 of the tip portion 213a.
  • An inlet 231 of the sub-passage opens at an upstream end surface 228 which is a step surface of the tip portion 213a.
  • the entrance 231 of the sub-passage is provided at the tip 213a of the measurement unit 213 extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22, so that it is not near the inner wall surface of the main passage 22, The gas at a portion near the center away from the inner wall surface can be taken into the sub-passage. For this reason, the physical quantity detection device 20 can measure the flow rate of the gas at a portion distant from the inner wall surface of the main passage 22, and can suppress a decrease in measurement accuracy due to the influence of heat or the like.
  • the temperature of the measured gas 2 is easily affected by the temperature of the main passage 22, which is different from the original temperature of the gas. It will be different from the state.
  • the main passage 22 is an intake body of an engine, it is often maintained at a high temperature under the influence of heat from the engine. For this reason, the gas near the inner wall surface of the main passage 22 is often higher than the original temperature of the main passage 22, which causes a reduction in measurement accuracy.
  • the fluid resistance is large near the inner wall surface of the main passage 22, and the flow velocity is lower than the average flow velocity of the main passage 22. Therefore, if the gas near the inner wall surface of the main passage 22 is taken into the sub-passage as the gas 2 to be measured, a decrease in the flow velocity with respect to the average flow velocity in the main passage 22 may lead to a measurement error.
  • the physical quantity detection device 20 Since the physical quantity detection device 20 is provided with the inlet 231 at the distal end 213a of the thin and long measuring portion 213 extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22, the physical quantity detection device 20 is related to a decrease in flow velocity near the inner wall surface of the main passage 22. Measurement error can be reduced.
  • the physical quantity detection device 20 has not only the inlet 231 provided at the distal end 213a of the measuring unit 213 extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22, but also the first outlet 232 and the second outlet 232 of the sub-passage. Since 233 is also provided at the tip 213a of the measurement unit 213, the measurement error can be further reduced.
  • the physical quantity detection device 20 has a shape in which the measurement unit 213 extends long from the outer wall of the main passage 22 along the axis toward the center, but the width of the upstream end face 223 and the downstream end face 224 is larger than the width of the front face 221.
  • the measuring section 213 is narrow and has a plate-like shape. Thereby, the physical quantity detection device 20 can suppress the fluid resistance of the measured gas 2 to a small value.
  • FIG. 3 is a front view showing a state where the cover 202 of the physical quantity detection device 20 shown in FIG. 2 is removed.
  • the illustration of a sealing material for sealing the circuit board 207 is omitted.
  • the measuring section 213 is provided with a sub passage groove 250 for forming the sub passage 234 and a circuit chamber 235 for accommodating the circuit board 207.
  • the circuit chamber 235 and the sub passage groove 250 are recessed in front of the measuring unit 213, and are arranged separately on one side and the other side in the lateral direction of the measuring unit 213.
  • the circuit chamber 235 is arranged at an upstream position in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22, and the sub passage 234 is located downstream of the circuit room 235 in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22. Placed in the position.
  • the upstream surface of the wall portion on the upstream side of the circuit chamber 235 is set as the upstream end surface 223 of the measuring section 213, so that space can be saved.
  • the sub-passage groove 250 forms a sub-passage 234 in cooperation with the cover 202.
  • the auxiliary passage 234 is provided to extend along the longitudinal direction of the measuring unit 213, which is the direction in which the measuring unit 213 protrudes.
  • the sub passage groove 250 that forms the sub passage 234 has a first sub passage groove 251 and a second sub passage groove 252 that branches off in the middle of the first sub passage groove 251.
  • the first sub-passage groove 251 extends between the inlet 231 opening at the upstream end face 228 of the tip 213a of the measuring section 213 and the first outlet 232 opening at the downstream end face 224 of the tip 213a of the measuring section 213. , Extending along the short direction of the measuring section 213.
  • the inlet 231 is opened so as to face the upstream side in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22.
  • the first sub-passage groove 251 forms a first sub-passage 234 a extending from the inlet 231 along the central axis 22 a of the main passage 22 to reach the first outlet 232 between the cover 202 and the first sub-passage groove 251.
  • the first sub-passage 234a takes in the measured gas 2 flowing in the main passage 22 from the inlet 231 and returns the taken-in gas 2 to the main passage 22 from the first outlet 232.
  • the first auxiliary passage 234 a extends from the inlet 231 along the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22, and is connected to the first outlet 232.
  • the second sub-passage groove 252 branches toward the base end portion of the measuring section 213, that is, the flange 211, at an intermediate position of the first sub-passage groove 251, and extends in the longitudinal direction of the measuring section 213, that is, the center axis 22 a of the main passage 22. It extends in a direction intersecting, for example, a direction substantially orthogonal to the central axis 22a.
  • the second sub-passage groove 252 is bent in the vicinity of the flange 211 of the measuring portion 213 toward the tip portion 213 a, for example, in a U-shaped or arcuate shape, and is folded in the longitudinal direction of the measuring portion 213, that is, in the main passage 22. It extends in a direction intersecting with the central axis 22a, for example, a direction substantially orthogonal to the central axis 22a.
  • the second sub-passage groove 252 is finally bent toward, for example, an arc toward the downstream end surface 224 of the measuring section 213, and is connected to the second outlet 233.
  • the second outlet 233 is opened so as to face the downstream side in the flow direction of the gas 2 to be measured in the main passage 22.
  • the second outlet 233 has an opening area substantially equal to or slightly larger than the first outlet 232, and is formed at a position adjacent to the base end side of the measuring unit 213 in the longitudinal direction from the first outlet 232. .
  • the second sub-passage groove 252 forms a second sub-passage 234b between the cover 202 and the first sub-passage 234a toward the flange 211 to reach the second outlet 233.
  • the second sub-passage 234b allows the gas to be measured 2 branched from the first sub-passage 234a to flow therethrough, and returns from the second outlet 233 to the main passage 22.
  • the second sub-passage 234b has a path that reciprocates along the longitudinal direction of the measurement unit 213. More specifically, the second sub-passage 234b has, for example, a linear upstream portion, an arcuate curved portion, and a linear downstream portion.
  • the upstream portion of the second sub-passage 234b branches off from the first sub-passage 234a and extends straight toward the flange 211 of the measuring section 213.
  • the curved portion of the second sub-passage 234b is connected to the upstream portion near the flange 211, and is curved in an arc shape or U-shape so as to be folded toward the tip portion 213a of the measuring portion 213.
  • the downstream portion of the second sub-passage 234b is connected to the curved portion in the vicinity of the flange 211, extends straight toward the distal end portion 213a of the measuring portion 213, and curves at the distal end portion 213a toward the downstream end surface 224 to form the second portion.
  • Outlet 233 is connected.
  • the second sub-passage 234b has, for example, a flow rate sensor 205 disposed upstream thereof. More specifically, in the upstream part of the second sub-passage 234b, the flow rate sensor 205 is disposed at an intermediate part between the first sub-passage 234a and the curved part. Since the second sub-passage 234b has the above-mentioned curved shape, the length of the passage can be secured longer, and when pulsation occurs in the main passage, the influence on the flow rate sensor 205 is reduced. be able to.
  • the auxiliary passage 234 can be formed along the longitudinal direction that is the direction in which the measuring section 213 protrudes, and the length of the auxiliary passage 234 can be sufficiently long.
  • the physical quantity detection device 20 can include the sub passage 234 having a sufficient length. Therefore, the physical quantity detection device 20 can measure the physical quantity of the measured gas 2 with high accuracy while suppressing the fluid resistance to a small value.
  • the first sub-passage 234a extends from the inlet 231 in the short direction of the measuring unit 213, that is, along the center axis 22a of the main passage 22 to reach the first outlet 232, and thus has entered the first sub-passage 234a from the inlet 231. Foreign matter such as dust can be discharged from the first outlet 232 as it is. Accordingly, it is possible to suppress the foreign matter from entering the second sub-passage 234b, and to suppress the influence on the flow rate sensor 205 disposed in the second sub-passage 234b.
  • the inlet 231 and the first outlet 232 of the first sub-passage 234a have a larger opening area at the inlet 231 than at the first outlet 232.
  • the opening area of the inlet 231 larger than that of the first outlet 232, the gas 2 to be measured flowing into the first sub-passage 234 a is also transmitted to the second sub-passage 234 b branched in the middle of the first sub-passage 234 a. It can be surely guided.
  • a projection 253 is provided near the entrance 231 of the first sub-passage groove 251 at the center position of the entrance 231 in the longitudinal direction of the measuring section 213.
  • the protrusion 253 divides the size of the inlet 231 into two in the longitudinal direction of the measuring unit 213, and sets the opening area of each of the bisected inlets 231 to be larger than the opening areas of the first outlet 232 and the second outlet 233. I'm making it smaller.
  • the protrusion 253 regulates the size of the foreign matter that can enter the first sub-passage 234a from the inlet 231 to be smaller than the first outlet 232 and the second outlet 233, and the first outlet 232 and the second outlet 232 are controlled by the foreign matter. 233 can be prevented from being blocked.
  • the circuit board 207 is housed in a circuit room 235 provided on one side of the measuring section 213 in the lateral direction.
  • the circuit board 207 has a rectangular shape extending along the longitudinal direction of the measuring unit 213, and has a chip package 208, a pressure sensor 204, a temperature and humidity sensor 206, and an intake air temperature sensor on its surface. 203 are implemented.
  • the circuit board 207 has a mounting section common to all sensors, and can be used in common for mounting patterns of various sensors.
  • the surface of the circuit board 207 is arranged, for example, substantially parallel to the gas 2 to be measured flowing through the main passage 22. Accordingly, the thickness of the measurement unit 213 can be reduced, and the pressure loss of the measurement target gas 2 flowing through the main passage 22 can be reduced.
  • the chip package 208 is mounted on the circuit board 207.
  • a flow sensor 205 and an LSI which is an electronic component for driving the flow sensor 205 are mounted on the chip package 208 and sealed by transfer molding.
  • a part of the chip package 208 is inserted into the second sub-passage 234b from the circuit board 207 at the longitudinal center position of the circuit board 207 so that the flow sensor 205 is disposed in the second sub-passage 234b. It is mounted in a protruding state.
  • the chip package 208 is disposed between the sub passage 234 and the circuit room 235.
  • the circuit chamber 235 and the sub-passage 234 are separated from each other, and the flow to the flow rate sensor 205 disposed in the chip package 208 is limited by the shape of the sub-passage 234. Therefore, there is no barrier in the sub-passage 234 that hinders the flow of the measured gas 2, and a stable flow of the measured gas 2 can be supplied to the flow rate sensor 205. Therefore, it is possible to reduce the size of the measurement unit 213 while maintaining the flow velocity sensitivity, noise performance, and pulsation characteristics of the flow sensor.
  • the flow sensor 205 does not necessarily need to be provided in the chip package 208.
  • the flow sensor 205 may be disposed in the sub passage 234 by projecting a part of the circuit board 207, or the flow sensor 205 mounted on the circuit board 207 may be disposed in the sub passage 234 by a plate-like support. Is also good.
  • the flow rate sensor 205 and the LSI may be formed integrally on the same semiconductor element, or may be formed as separate semiconductor elements.
  • the flow rate sensor 205 is sealed with resin so that at least the flow rate measurement unit on the surface is exposed.
  • a structure in which the LSI is mounted on the circuit board 207 may be adopted.
  • An advantage of providing an LSI on the chip package 208 is that it is not necessary to mount the LSI on the circuit board 207, which contributes to downsizing of the circuit board 207.
  • the chip package 208 has a groove extending along the flow direction of the gas 2 to be measured in the upstream part of the second sub-passage 234b, and the flow sensor 205 is provided at the bottom of the groove.
  • the concave groove of the chip package 208 has a throttle shape in which the width gradually decreases from both ends in the flow direction of the gas to be measured 2 flowing in the upstream part of the second sub-passage 234b toward the center, and the center having the narrowest width is formed.
  • the flow sensor 205 is disposed in the section. Due to this throttle shape, the gas to be measured 2 flowing through the sub-passage 234 is rectified, and the influence of noise can be reduced.
  • the pressure sensor 204 is mounted closer to the longitudinal end of the circuit board 207 than the chip package 208, and the temperature / humidity sensor 206 is mounted closer to the longitudinal end of the circuit board 207 than the chip package 208.
  • the lead of the intake air temperature sensor 203 is connected to the surface of the circuit board 207.
  • a lead is connected to the intake temperature sensor 203 at a position on the distal end side in the longitudinal direction of the circuit board 207 with respect to the temperature and humidity sensor 206, and the sensor body 203 b protrudes in the longitudinal direction from the circuit board 207 and is exposed to the outside of the measuring unit 213. Has been implemented to be placed in.
  • the intake air temperature sensor 203 is disposed between the upstream end face 223 of the measuring section 213 on the flange 211 side and the upstream end face 228 of the tip 213a.
  • the intake air temperature sensor 203 is mounted on the circuit board 207 and provided to be exposed outside the measuring unit 213.
  • the intake air temperature sensor 203 is constituted by an axial lead component having a cylindrical sensor main body and a pair of leads protruding from both axial ends of the sensor main body in a direction away from each other.
  • the measuring unit 213 is provided with a protector 202a for protecting the intake air temperature sensor 203.
  • the measuring unit 213 includes (1) a pressure sensor 204, (2) a flow rate sensor 205, and (2) from a base end side to a distal end side (in a protruding direction of the measuring unit 213) along a longitudinal direction thereof. 3) Temperature and humidity sensor 206 and (4) intake temperature sensor 203 are arranged in order.
  • the pressure sensor 204 detects the pressure of the measured gas 2
  • the flow sensor 205 detects the flow rate of the measured gas 2.
  • the temperature and humidity sensor 206 detects the humidity of the measured gas 2
  • the intake air temperature sensor detects the temperature of the measured gas 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view in which the tip 213a of the measuring unit 213 of the physical quantity detection device 20 with the cover 202 shown in FIG. 3 removed is enlarged.
  • the characteristic portions of the physical quantity detection device 20 of the present embodiment will be described in detail.
  • the measurement unit 213 has a rectifying surface 227 provided at the distal end of the distal end portion 213a so as to approach the flange 211 from the upstream end surface 228 to the downstream end surface 224.
  • the rectifying surface 227 has a portion closer to the flange 211 on the downstream side than the upstream in the flow direction of the gas to be measured 2 flowing through the main passage 22 in the forward flow, and closer to the inner wall surface of the main passage 22 to which the flange 211 is attached. ing.
  • the rectification surface 227 may have, for example, a plurality of planes, angles, and steps, but has a streamlined shape that is continuous from the upstream end surface 228 to the downstream end surface 224 with respect to the measured gas 2 flowing through the main passage 22. It is preferable to have.
  • the rectifying surface 227 has, for example, a gradient of a tangent continuously changing from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the gas to be measured 2 flowing through the main passage 22 at the time of forward flow. In a front view shown in FIG. 4, the rectifying surface 227 has an S-shaped smooth curved shape having an inflection point.
  • the rectifying surface 227 has an upstream rectifying surface 227a and a downstream rectifying surface 227b on the upstream side and the downstream side in the flow direction at the time of the forward flow of the measured gas 2 flowing through the main passage 22, respectively. That is, the upstream rectifying surface 227a and the downstream rectifying surface 227b are a portion on the upstream side of the rectifying surface 227 and a portion on the downstream side of the rectifying surface 227, respectively.
  • upstream and “downstream” are based on the direction of the forward flow of the gas 2 to be measured flowing through the main passage 22. That is, in the example shown in FIG. 1, the side closer to the air cleaner 21 is the upstream side, and the side closer to the internal combustion engine 10 is the downstream side.
  • the upstream rectifying surface 227a is provided so as to approach the flange 211 from the upstream end surface 228 of the tip 213a of the measuring unit 213 toward the downstream side of the main passage 22. More specifically, the upstream rectifying surface 227a is inclined at an inclination angle of less than 90 degrees with respect to the central axis 22a of the main passage 22 so as to approach the flange 211 from the upstream side to the downstream side of the main passage 22. It has a surface 227c.
  • the inclined surface 227c of the upstream rectifying surface 227a is located closer to the upstream end surface 228 than the center line CL which passes through the center of the distal end 213a in the short direction of the measuring unit 213 and is parallel to the longitudinal direction of the measuring unit 213, for example.
  • a downstream rectifying surface 227b To a downstream rectifying surface 227b.
  • the upstream portion of the inclined surface 227 c is provided in a convex curved shape protruding toward the projecting direction of the measurement unit 213, and the downstream portion of the inclined surface 227 c near the downstream rectifying surface 227 b.
  • the inclined surface 227c shown in FIG. 4 has an inclination angle of, for example, 45 degrees or less with respect to the central axis 22a of the main passage 22 shown in FIG. As shown in FIG. 4, when the inclined surface 227c is a curved surface, the inclined angle of the inclined surface 227c is an angle of a tangent to the inclined surface 227c. That is, the inclined surface 227c shown in FIG. 4 has a tangent angle of 45 degrees or less over the entire flow direction of the measured gas 2 flowing through the main passage 22.
  • the upstream straightening surface 227a has an upstream flat portion 227d extending along the central axis 22a of the main passage 22 from the upstream end surface 228 toward the downstream side of the main passage 22.
  • the upstream plane portion 227d is, for example, a plane parallel to the central axis 22a of the main passage 22 and is provided on the upstream side of the main passage 22 with respect to the center line CL of the distal end portion 213a of the measuring portion 213.
  • the downstream rectifying surface 227b is provided on the downstream side of the main passage 22 from the upstream rectifying surface 227a, and extends along the central axis 22a of the main passage 22 to the downstream end surface 224.
  • the downstream rectification surface 227b is, for example, a plane that is substantially parallel to the central axis 22a of the main passage 22 and is provided downstream of the center line CL of the distal end portion 213a of the measuring unit 213.
  • the physical quantity detection device 20 is inserted into the inside of the main passage 22 through, for example, a mounting hole provided in a passage wall of the main passage 22, and the flange 211 shown in FIGS. Is fixed to the passage wall.
  • the intake air is sucked from the air cleaner 21 as the gas 2 to be measured, and the gas 2 to be measured flows through the main passage 22.
  • the gas 2 to be measured flowing through the main passage 22 flows substantially along the central axis 22a, and is taken into the first sub-passage 234a from the inlet 231 provided in the measurement unit 213 of the physical quantity detection device 20.
  • the gas to be measured 2 flowing into the second sub-passage 234b flows on the front side and the back side of the chip package 208 shown in FIG.
  • the flow rate of the gas to be measured 2 flowing through the concave groove on the surface side of the chip package 208 is detected by the flow rate sensor 205 provided in the chip package 208.
  • the temperature of the gas to be measured 2 before being taken into the inlet 231 of the measuring unit 213 is detected by the intake air temperature sensor 203, and the temperature of the gas to be measured in the circuit room 235 of the measuring unit 213 is detected by the pressure sensor 204 and the temperature and humidity sensor 206. The pressure and humidity of the gas 2 are detected.
  • the gas to be measured 2 that has flowed into the upstream portion of the second sub-passage 234b and passed through the chip package 208 is turned back toward the distal end portion 213a of the measurement portion 213 by an arc-shaped or U-shaped curved portion. After passing through the downstream portion of the passage 234b, the air is discharged from the second outlet 233 and returns to the main passage 22.
  • the rectification surface 227 is not provided at the tip portion 213a of the measurement unit 213, the following problem may occur.
  • the dust flowing from the first sub-passage 234a to the second sub-passage 234b may increase.
  • the accumulation of dust on the chip package 208 and the flow sensor 205 progresses in a short time, and the measurement accuracy of the flow sensor 205 may be reduced in a short time.
  • the physical quantity detection device 20 of the present embodiment is a device that detects the physical quantity of the gas 2 to be measured flowing through the main passage 22 and has the following configuration.
  • the physical quantity detection device 20 is a device that detects the physical quantity of the measured gas 2 flowing through the main passage 22.
  • the physical quantity detection device 20 includes a sensor that detects a physical quantity, and a housing 201 that houses the sensor.
  • the housing 201 has a flange 211 fixed to the main passage 22 and a measuring unit 213 extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22.
  • the measuring unit 213 is provided at the tip 213a on the opposite side to the flange 211 and extends along the central axis 22a of the main passage 22.
  • the measuring unit 213 branches from the first sub passage 234a to the flange 211. And a rectifying surface 227 provided at the tip of the tip 213a.
  • the rectifying surface 227 is provided so as to approach the flange 211 from the upstream side to the downstream side of the main passage 22, and is provided on the downstream side of the main passage 22 from the upstream rectifying surface 227 a. And a downstream straightening surface 227b extending along the central axis 22a of the main passage 22.
  • the physical quantity detection device 20 includes a circuit board 207 on which a sensor for detecting a physical quantity is mounted, and a housing 201 that houses the circuit board 207.
  • the housing 201 has the flange 211 fixed to the main passage 22 and the measuring unit 213 extending from the flange 211 toward the center of the main passage 22.
  • the measurement unit 213 has an inlet 231, a first outlet 232, a second outlet 233, a first sub-passage 234a, a second sub-passage 234b, and a rectifying surface 227.
  • the inlet 231 is provided on the upstream end face 228 of the tip 213a opposite to the flange 211.
  • the first outlet 232 and the second outlet 233 are provided on the downstream end surface 224 of the tip 213a.
  • the first auxiliary passage 234 a extends from the inlet 231 along the central axis 22 a of the main passage 22 to reach the first outlet 232.
  • the second sub-passage 234b branches from the first sub-passage 234a toward the flange 211 to reach the second outlet 233.
  • the rectifying surface 227 is provided at the distal end of the distal end portion 213a, and has an upstream rectifying surface 227a and a downstream rectifying surface 227b.
  • the upstream straightening surface 227a is provided so as to approach the flange 211 from the upstream end surface 228 toward the downstream side of the main passage 22.
  • the downstream rectifying surface 227b is provided on the downstream side of the main passage 22 from the upstream rectifying surface 227a, and extends along the central axis 22a of the main passage 22 to the downstream end surface 224.
  • the gas to be measured 2 flowing through the main passage 22 flows from the upstream end face 228 along the shape of the upstream rectification surface 227a while flowing along the rectification surface 227 as shown in FIG.
  • the flow direction changes so as to approach the flange 211 toward the downstream side.
  • This change in the flow direction of the gas to be measured 2 that is, the deflection of the gas to be measured 2 not only affects the flow of the gas to be measured 2 over a wide range in the radial direction of the main passage 22, but also upstream of the rectifying surface 227. It also affects the gas 2 to be measured flowing through. That is, the flow of the measured gas 2 in the main passage 22 shifts so as to approach the flange 211 as a whole.
  • the gas to be measured 2 flowing through the first sub-passage 234a is applied to the wall surface 252a of the second sub-passage 234b branched from the first sub-passage 234a and located downstream of the first sub-passage 234a.
  • the collision can be made more gently.
  • it is possible to suppress the flow of the gas to be measured 2 against the wall surface 252a of the second sub-passage 234b and to reduce the maximum flow velocity of the gas to be measured 2 in the cross section of the second sub-passage 234b. it can.
  • the amount of dust flowing from the first sub-passage 234a to the second sub-passage 234b is reduced.
  • the rectifying surface 227 has a downstream rectifying surface 227b, and the downstream rectifying surface 227b is provided on the downstream side of the main passage 22 from the upstream rectifying surface 227a, and extends along the center axis 22a of the main passage 22 to the downstream end surface 224. Extending. With this configuration, the flow direction of the measured gas 2 flowing through the main passage 22 changes along the shape of the upstream rectifying surface 227a from the upstream end surface 228 toward the downstream side of the main passage 22 toward the flange 211, and thereafter, , Flows along the downstream straightening surface 227b. The direction of the flow of the measured gas 2 flowing along the downstream rectifying surface 227b is corrected to a direction along the central axis of the main passage 22.
  • the flow direction of the measured gas 2 that flows through the first sub-passage 234a is discharged from the first outlet 232, and returns to the main passage 22 is changed from the direction along the central axis 22a of the main passage 22 to the physical quantity detection device 20. It is possible to suppress the change toward the flange 211.
  • the measured gas 2 is measured in the cross section of the second sub-passage 234b. An increase in the flow rate of the gas 2 is suppressed.
  • an increase in dust flowing from the first sub-passage 234a to the second sub-passage 234b is suppressed.
  • a possible physical quantity detection device 20 can be provided.
  • the upstream rectifying surface 227a is less than 90 degrees with respect to the center axis 22a of the main passage 22 so as to approach the flange 211 from the upstream side to the downstream side of the main passage 22. It has an inclined surface 227c inclined at an inclination angle.
  • the inclination angle of the inclined surface 227c with respect to the central axis 22a of the main passage 22 is 45 degrees or less.
  • the upstream rectifying surface 227a is connected to the main passage 22 from the upstream end surface 228 of the distal end 213a of the measuring section 213 facing the upstream of the main passage 22 to the downstream of the main passage 22.
  • the measured gas 2 that flows along the central axis 22a of the main passage 22 from the upstream side of the physical quantity detection device 20 in the main passage 22 easily flows along the upstream flat portion 227d of the rectification surface 227.
  • the flow direction changes so that more measured gas 2 flowing along the upstream plane portion 227d flows along the inclined surface 227c and approaches the flange 211.
  • the maximum flow velocity of the gas 2 to be measured is more reliably reduced, and the amount of dust flowing from the first sub-passage 234a to the second sub-passage 234b is further reduced. be able to.
  • the rectifying surface 227 extends from the upstream end surface 228 of the distal end 213 a of the measuring unit 213 facing the upstream side of the main passage 22 to the measuring unit 213 facing the downstream side of the main passage 22. It has a streamlined shape that continues to the downstream end face 224 of the tip 213a.
  • the measured gas 2 flowing along the central axis 22a of the main passage 22 from the upstream side of the physical quantity detection device 20 in the main passage 22 easily flows along the rectifying surface 227.
  • the flow direction of more measured gas 2 flowing along the flow straightening surface 227 changes so as to approach the flange 211.
  • the maximum flow velocity of the gas 2 to be measured is more reliably reduced, and the amount of dust flowing from the first sub-passage 234a to the second sub-passage 234b is further reduced. be able to.
  • the physical quantity detection device 20 capable of reducing dust flowing into the second sub-passage 234b branched from the first sub-passage 234a and improving the stain resistance. can do.
  • the physical quantity detection device according to the present disclosure is not limited to the configuration of the physical quantity detection device 20 according to the above-described embodiment.
  • some modified examples of the physical quantity detection device 20 according to the above-described embodiment will be described.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a modification of the physical quantity detection device 20 shown in FIG.
  • the rectifying surface 227 extends from the upstream end surface 228 of the distal end 213 a of the measuring unit 213 facing the upstream of the main passage 22 to the distal end 213 a of the measuring unit 213 facing the downstream of the main passage 22.
  • the downstream end surface 224 it is constituted by a plurality of continuous planes. More specifically, the rectifying surface 227 is constituted by three continuous planes of an upstream flat portion 227d that is a flat surface, an inclined surface 227c that is a flat surface, and a downstream rectifying surface 227b that is a flat surface.
  • the number of planes is not particularly limited, and the rectification surface 227 may be configured by four or more continuous planes. Also in this modification, the same effects as those of the physical quantity detection device 20 according to the above-described embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing another modification of the physical quantity detection device 20 shown in FIG.
  • the rectifying surface 227 is configured by two planes that are continuous from the upstream end surface 228 to the downstream end surface 224 of the tip portion 213a of the measuring unit 213. More specifically, the rectifying surface 227 is constituted by two continuous planes: an upstream rectifying surface 227a formed of a flat inclined surface 227c and a downstream rectifying surface 227b. Also in this modification, the same effects as those of the physical quantity detection device 20 according to the above-described embodiment can be obtained.
  • FIG. 7 is an enlarged view showing another modification of the physical quantity detection device 20 shown in FIG.
  • the rectifying surface 227 includes an upstream rectifying surface 227a formed of a curved inclined surface 227c and a flat downstream rectifying surface 227b.
  • the inclined surface 227c is a curved surface having a constant curvature in a front view shown in FIG. 7, and is an arc-shaped partial cylindrical surface.
  • the rectifying surface 227 has a streamlined shape that is continuous from the upstream end surface 228 to the downstream end surface 224 of the distal end 213a of the measuring unit 213. Also in this modification, the same effects as those of the physical quantity detection device 20 according to the above-described embodiment can be obtained.
  • Reference Signs List 20 physical quantity detection device 22 main passage 22a center shaft 201 housing 203 intake air temperature sensor (sensor) 204 Pressure sensor (sensor) 205 Flow sensor (sensor) 206 Temperature / humidity sensor (sensor) 211 Flange 213 Measurement unit 213a Tip 224 Downstream end surface 227 Rectifying surface 227a Upstream rectifying surface 227b Downstream rectifying surface 227c Inclined surface 227d Upstream plane portion 228 Upstream end surface 234a First sub-passage 234b Second sub-passage

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Abstract

第１副通路から分岐した第２副通路に流入する塵埃を減少させ、耐汚損性を向上させることが可能な物理量検出装置を提供する。 気体の物理量を検出する物理量検出装置２０。計測部２１３は、入口２３１から主通路の中心軸に沿って延びて第１出口２３２に至る第１副通路２３４ａと、第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐して第２出口２３３に至る第２副通路２３４ｂと、整流面２２７と、を有する。整流面２２７は、上流端面２２８から主通路の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられた上流整流面２２７ａと、上流整流面２２７ａよりも主通路の下流側に設けられ下流端面２２４まで主通路の中心軸に沿って延びる下流整流面２２７ｂと、を有する。

Description

物理量検出装置
　本開示は、物理量検出装置に関する。
　従来から、流量センサによって空気流量を測定する空気流量測定装置に関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された空気流量測定装置は、副流路と、流量センサと、回路部とを備えている（同文献、請求項１等を参照）。
　副流路は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む。副副流路は、副流路を流れる空気の一部を取り込む。流量センサは、通電によって発熱する発熱抵抗体を有し、この発熱抵抗体により生じる温度分布を基に副副流路を流れる空気流量を測定する。回路部は、発熱抵抗体への通電電流を制御する働きを有する。この従来の空気流量測定装置は、回路部が副副流路に配設され、副副流路を流れる空気の流れに晒されていることを特徴としている。
　上記の構成によれば、センサボディの内部に回路部を配設するための専用のスペースを設ける必要がないので、センサボディの体格が大型化することはない。また、センサボディの内部に副副流路を形成するためのスペースが減少することもない。その結果、副副流路の流路損失が増大することもなく、副副流路を流れる空気流量を精度良く測定できる。さらに、副副流路に回路部を配設することにより、副副流路を流れる空気によって回路部を冷却できるため、回路部に対する放熱性が向上する（同文献、第０００７段落等を参照）。
特許第４９６８２６７号公報
　上記従来の空気流量測定装置は、ダクトの内部を流れる空気の一部が副流路に取り込まれ、副流路を流れる空気の一部が副副流路に取り込まれ、副副流路を流れる空気流量が流量センサによって測定される。しかしながら、副副流路は、センサボディの内部を上下方向、すなわちダクトの内部の空気の流れ方向に直交する方向に延びている（同文献、図１および第００１３段落等を参照）。
　そのため、副流路から分岐した副副流路の壁面であって副流路の下流側に位置する壁面に対して副流路を流れる空気が強く押し付けられ、副副流路に流入する空気の流速が増加することで、副副流路へ流入する塵埃が増加するおそれがある。副流路から副副流路へ流入する塵埃が増加すると、回路部や流量センサに対する塵埃の堆積が短期間に進行し、流量センサの測定精度が短期間で低下するおそれがある。
　本開示は、第１副通路から分岐した第２副通路に流入する塵埃を減少させ、耐汚損性を向上させることが可能な物理量検出装置を提供する。
　本開示の一態様は、主通路を流れる気体の物理量を検出する物理量検出装置であって、前記物理量を検出するセンサと、該センサを収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記主通路に固定されるフランジと、前記フランジから前記主通路の中心方向へ延びる計測部と、を有し、前記計測部は、前記フランジと反対側の先端部に設けられ前記主通路の中心軸に沿って延びる第１副通路と、該第１副通路から前記フランジへ向けて分岐して前記センサが配置された第２副通路と、前記先端部の先端に設けられた整流面と、を有し、前記整流面は、前記主通路の上流側から下流側へ向けて前記フランジに近づくように設けられた上流整流面と、該上流整流面よりも前記主通路の下流側に設けられ前記主通路の中心軸に沿って延びる下流整流面と、を有することを特徴とする物理量検出装置である。
　上記一態様によれば、第１副通路から分岐した第２副通路に流入する塵埃を減少させ、耐汚損性を向上させることが可能な物理量検出装置を提供することができる。
物理量検出装置を使用した内燃機関制御システムのシステム図。 図１に示す物理量検出装置の正面図。 図２に示す物理量検出装置のカバーを取り外した状態を示す正面図。 図３に示す物理量検出装置の計測部の先端部を拡大した拡大図。 図４に示す物理量検出装置の変形例を示す拡大図。 図４に示す物理量検出装置の変形例を示す拡大図。 図４に示す物理量検出装置の変形例を示す拡大図。
　以下、図面を参照して本開示に係る物理量検出装置の実施形態を説明する。
　図１は、本開示の一実施形態に係る物理量検出装置２０を使用した電子燃料噴射方式の内燃機関制御システム１のシステム図である。エンジンシリンダ１１とエンジンピストン１２を備える内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、たとえば主通路２２である吸気ボディと、スロットルボディ２３と、吸気マニホールド２４を介してエンジンシリンダ１１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２の物理量は、物理量検出装置２０で検出され、その検出された物理量に基づいて燃料噴射弁１４より燃料が供給され、被計測気体２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１４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２とともに混合気を成形し、吸気弁１５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１３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１６から排気管に導かれ、排気ガス３として排気管から車外に排出される。前記燃焼室に導かれる吸入空気である被計測気体２の流量は、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２５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２５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。
　エアクリーナ２１を介して取り込まれて主通路２２を流れる吸入空気である被計測気体２の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置２０により検出され、物理量検出装置２０から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置４に入力される。また、スロットルバルブ２５の開度を計測するスロットル角度センサ２６の出力が制御装置４に入力され、さらに内燃機関のエンジンピストン１２や吸気弁１５や排気弁１６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１７の出力が、制御装置４に入力される。排気ガス３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２８の出力が制御装置４に入力される。
　制御装置４は、物理量検出装置２０の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１７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。これらの演算結果に基づいて、燃料噴射弁１４から供給される燃料量、また点火プラグ１３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２０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２８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４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２５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２７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。
　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２０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２０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２０により検出される被計測気体２である吸入空気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２０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２０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。物理量検出装置２０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２０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２２である吸気管を介して物理量検出装置２０に伝わる。物理量検出装置２０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。
　車両に搭載される物理量検出装置２０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。物理量検出装置２０が解決する具体的な課題や奏する具体的な効果は、以下の実施形態に関する記載の中で説明する。
　図２は、図１に示す物理量検出装置２０の正面図である。物理量検出装置２０は、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入されて利用される。
物理量検出装置２０は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１に取り付けられるカバー２０２とを備えている。ハウジング２０１は、合成樹脂製材料を射出成形することによって構成されており、カバー２０２は、たとえばアルミニウム合金などの導電性材料からなる板状部材によって構成されている。カバー２０２は、薄い板状に形成されて、広い平坦な冷却面を有している。
　ハウジング２０１は、主通路２２である吸気ボディに固定されるフランジ２１１と、フランジ２１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うために吸気ボディから外部に露出するコネクタ２１２と、フランジ２１１から主通路２２の中心に向かって突出するように延びる計測部２１３を有している。
　フランジ２１１は、たとえば、所定の板厚からなる平面視略矩形状を有しており、角部に貫通孔を有している。フランジ２１１は、たとえば、角部の貫通孔に固定ネジが挿通されて主通路２２のネジ穴に螺入されることにより、主通路２２に固定される。
　コネクタ２１２は、たとえば、その内部に４本の外部端子と、補正用端子とが設けられている。外部端子は、物理量検出装置２０の計測結果である流量や温度などの物理量を出力するための端子および物理量検出装置２０が動作するための直流電力を供給するための電源端子である。補正用端子は、生産された物理量検出装置２０の計測を行い、それぞれの物理量検出装置２０に関する補正値を求めて、物理量検出装置２０内部のメモリに補正値を記憶するのに使用する端子である。
　計測部２１３は、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる薄くて長い形状を成し、幅広な正面２２１と背面、および幅狭な一対の側面である上流端面２２３と下流端面２２４を有している。計測部２１３は、たとえば、主通路２２に設けられた取り付け孔から内部に挿入され、フランジ２１１を主通路２２に当接させてねじで主通路２２に固定することで、フランジ２１１を介して主通路２２に固定される。
　計測部２１３は、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の内壁から主通路２２の中心軸２２ａに向かって突出している。そして、正面２２１と背面が主通路２２の中心軸２２ａに沿って平行に配置され、計測部２１３の幅狭な上流端面２２３と下流端面２２４のうち計測部２１３の短手方向一方側の上流端面２２３が主通路２２の上流側を向くように配置され、計測部２１３の短手方向他方側の下流端面２２４が主通路２２の下流側を向くように配置される。
　計測部２１３の正面２２１は、短手方向に沿って上流端面２２３から下流端面２２４まで平坦である。一方、計測部２１３の背面は、下流端面２２４側の角部が面取りされており、かつ、短手方向中間位置から下流端面２２４まで移行するにしたがって正面に漸次接近する方向に傾斜している。これにより、計測部２１３の断面形状は、いわゆる流線型になっている。したがって、主通路２２の上流から流れてきた被計測気体２を計測部２１３の正面２２１および背面に沿って円滑に下流に導くことができ、被計測気体２に対する計測部２１３の流体抵抗を小さくすることができる。
　計測部２１３は、突出方向の端部が段差状に形成されており、物理量検出装置２０を主通路２２に取り付けた状態で、主通路２２の上流側の下面２２６と、主通路２２の下流側の整流面２２７とを有している。計測部２１３は、上流側の下面２２６よりも下流側の整流面２２７の方が突出方向に突出し、上流側の下面２２６と下流側の整流面２２７との間を結ぶ段差面である上流端面２２８が主通路２２の上流側を向くように配置される。
　詳細については後述するが、本実施形態の物理量検出装置２０は、次の構成を最大の特徴としている。計測部２１３は、先端部２１３ａの先端に設けられた整流面２２７を有している。整流面２２７は、上流整流面２２７ａと、下流整流面２２７ｂと、を有している。上流整流面２２７ａは、主通路２２の上流側から下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられている。下流整流面２２７ｂは、上流整流面２２７ａよりも主通路２２の下流側に設けられ、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる。
　また、計測部２１３は、フランジ２１１と反対側で上流側の下面２２６よりも突出した先端部２１３ａの上流端面２２８に、吸入空気などの被計測気体２の一部を計測部２１３内の副通路に取り込むための入口２３１が開口して設けられている。そして、計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４には、計測部２１３内の副通路に取り込んだ被計測気体２を主通路２２に戻すための第１出口２３２および第２出口２３３が開口して設けられている。
　つまり、計測部２１３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第１壁部としての上流端面２２３を有する。また、計測部２１３は、第１壁部としての上流端面２２３よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側の位置において被計測気体２の流れ方向の上流側に向けて配置される第２壁部として先端部２１３ａの上流端面２２８を有する。この先端部２１３ａの段差面である上流端面２２８に、副通路の入口２３１が開口している。
　物理量検出装置２０は、副通路の入口２３１が、フランジ２１１から主通路２２の中心方向に向かって延びる計測部２１３の先端部２１３ａに設けられているので、主通路２２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副通路に取り込むことができる。このため、物理量検出装置２０は、主通路２２の内壁面から離れた部分の気体の流量を測定することができ、熱などの影響による計測精度の低下を抑制できる。
　主通路２２の内壁面近傍では、主通路２２の温度の影響を受け易く、気体の本来の温度に対して被計測気体２の温度が異なる状態となり、主通路２２内の主気体の平均的な状態と異なることになる。特に主通路２２がエンジンの吸気ボディである場合は、エンジンからの熱の影響を受け、高温に維持されていることが多い。このため主通路２２の内壁面近傍の気体は、主通路２２の本来の気温に対して高いことが多く、計測精度を低下させる要因となる。また、主通路２２の内壁面近傍では流体抵抗が大きく、主通路２２の平均的な流速に比べ、流速が低くなる。このため、主通路２２の内壁面近傍の気体を被計測気体２として副通路に取り込むと、主通路２２の平均的な流速に対する流速の低下が計測誤差につながるおそれがある。
　物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる薄くて長い計測部２１３の先端部２１３ａに入口２３１が設けられているので、主通路２２の内壁面近傍の流速低下に関係する計測誤差を低減できる。また、物理量検出装置２０は、フランジ２１１から主通路２２の中央に向かって延びる計測部２１３の先端部２１３ａに入口２３１が設けられているだけでなく、副通路の第１出口２３２および第２出口２３３も計測部２１３の先端部２１３ａに設けられているので、さらに計測誤差を低減することができる。
　物理量検出装置２０は、計測部２１３が主通路２２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、上流端面２２３および下流端面２２４の幅は、正面２２１の幅よりも狭く、計測部２１３が板状の形状を成している。これにより、物理量検出装置２０は、被計測気体２に対しては流体抵抗を小さい値に抑えることができる。
　図３は、図２に示す物理量検出装置２０のカバー２０２を取り外した状態を示す正面図である。なお、図３では、回路基板２０７を封止する封止材の図示を省略している。
　計測部２１３には、副通路２３４を形成するための副通路溝２５０と、回路基板２０７を収容するための回路室２３５が設けられている。回路室２３５と副通路溝２５０は、計測部２１３の正面に凹設されており、計測部２１３の短手方向一方側と他方側に分かれて配置されている。回路室２３５は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側の位置に配置され、副通路２３４は、回路室２３５よりも主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側の位置に配置される。なお、主通路２２における被計測気体２の流れ方向において、回路室２３５の上流側の壁部の上流側の面を、計測部２１３の上流端面２２３とすることで省スペース化が可能となる。
　副通路溝２５０は、カバー２０２との協働により副通路２３４を形成する。副通路２３４は、計測部２１３の突出方向である計測部２１３の長手方向に沿って延在して設けられている。副通路２３４を形成する副通路溝２５０は、第１副通路溝２５１と、第１副通路溝２５１の途中で分岐する第２副通路溝２５２とを有している。
　第１副通路溝２５１は、計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８に開口する入口２３１と、計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４に開口する第１出口２３２との間に亘って、計測部２１３の短手方向に沿って延在するように形成されている。入口２３１は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の上流側を向くように開口されている。第１副通路溝２５１は、カバー２０２との間に、入口２３１から主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びて第１出口２３２に至る第１副通路２３４ａを形成する。
　第１副通路２３４ａは、主通路２２内を流れる被計測気体２を入口２３１から取り込み、その取り込んだ被計測気体２を第１出口２３２から主通路２２に戻す。第１副通路２３４ａは、入口２３１から主通路２２内における被計測気体２の流れ方向に沿って延在し、第１出口２３２に接続されている。
　第２副通路溝２５２は、第１副通路溝２５１の途中位置で計測部２１３の基端部すなわちフランジ２１１へ向けて分岐して、計測部２１３の長手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向、たとえば中心軸２２ａにおおむね直交する方向に延びている。
さらに、第２副通路溝２５２は、計測部２１３のフランジ２１１の近傍で先端部２１３ａへ向けて、たとえばＵ字状または円弧状に湾曲して折り返し、計測部２１３の長手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに交差する方向、たとえば中心軸２２ａにおおむね直交する方向に延びている。
　第２副通路溝２５２は、最終的に、計測部２１３の下流端面２２４へ向けて、たとえば円弧状に湾曲するように曲折し、第２出口２３３に接続されている。第２出口２３３は、主通路２２における被計測気体２の流れ方向の下流側を向くように開口されている。第２出口２３３は、第１出口２３２とほぼ同等または若干大きい開口面積を有しており、第１出口２３２よりも計測部２１３の長手方向の基端部側に隣接した位置に形成されている。
第２副通路溝２５２は、カバー２０２との間に、第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐して第２出口２３３に至る第２副通路２３４ｂを形成する。
　第２副通路２３４ｂは、第１副通路２３４ａから分岐されて流れ込んだ被計測気体２を通過させて第２出口２３３から主通路２２に戻す。第２副通路２３４ｂは、計測部２１３の長手方向に沿って往復する経路を有する。より詳細には、第２副通路２３４ｂは、たとえば、直線状の上流部と、円弧状の湾曲部と、直線状の下流部とを有している。
　第２副通路２３４ｂの上流部は、第１副通路２３４ａから分岐して計測部２１３のフランジ２１１へ向けてまっすぐに延びている。第２副通路２３４ｂの湾曲部は、フランジ２１１の近傍で上流部に接続され、計測部２１３の先端部２１３ａへ向けて折り返すように円弧状またはＵ字状に湾曲している。第２副通路２３４ｂの下流部は、フランジ２１１の近傍で湾曲部に接続され、計測部２１３の先端部２１３ａへ向けてまっすぐに延び、先端部２１３ａにおいて下流端面２２４へ向けて湾曲して第２出口２３３に接続されている。
　第２副通路２３４ｂは、たとえば上流部に流量センサ２０５が配置されている。より詳細には、第２副通路２３４ｂの上流部において、流量センサ２０５は、第１副通路２３４ａと湾曲部との間の中間部に配置されている。第２副通路２３４ｂは、上記のような湾曲形状を有することで、通路長さをより長く確保することができ、主通路内に脈動が生じた場合に、流量センサ２０５への影響を小さくすることができる。
　上記構成によれば、計測部２１３の突出方向である長手方向に沿って副通路２３４を形成することができ、副通路２３４の長さを十分に長く確保できる。これにより、物理量検出装置２０は、十分な長さの副通路２３４を備えることができる。したがって、物理量検出装置２０は、流体抵抗を小さい値に抑えられるとともに高い精度で被計測気体２の物理量を計測することが可能である。
　第１副通路２３４ａは、入口２３１から計測部２１３の短手方向すなわち主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びて第１出口２３２に至るので、入口２３１から第１副通路２３４ａ内に侵入した塵埃などの異物をそのまま第１出口２３２から排出させることができる。これにより、異物が第２副通路２３４ｂに侵入するのを抑制し、第２副通路内２３４ｂに配置された流量センサ２０５に影響を与えるのを抑制することができる。
　第１副通路２３４ａの入口２３１と第１出口２３２は、入口２３１の方が第１出口２３２よりも大きな開口面積を有している。入口２３１の開口面積を第１出口２３２よりも大きくすることによって、第１副通路２３４ａに流入した被計測気体２を、第１副通路２３４ａの途中で分岐している第２副通路２３４ｂにも確実に導くことができる。
　第１副通路溝２５１の入口２３１の近傍には、計測部２１３の長手方向における入口２３１の中央位置に突起部２５３が設けられている。突起部２５３は、入口２３１の大きさを計測部２１３の長手方向に二等分し、二等分された入口２３１のそれぞれの開口面積を第１出口２３２および第２出口２３３の開口面積よりも小さくしている。突起部２５３は、入口２３１から第１副通路２３４ａに侵入可能な異物の大きさを第１出口２３２および第２出口２３３よりも小さいものだけに規制し、異物によって第１出口２３２や第２出口２３３が塞がれるのを防ぐことができる。
　回路基板２０７は、計測部２１３の短手方向一方側に設けられた回路室２３５に収容されている。回路基板２０７は、計測部２１３の長手方向に沿って延在する長方形の形状を有しており、その表面には、チップパッケージ２０８と、圧力センサ２０４と、温湿度センサ２０６と、吸気温度センサ２０３とが実装されている。回路基板２０７は、すべてのセンサに共通する搭載部を有しており、様々なセンサの実装パターンに対して共通して利用可能である。回路基板２０７の表面は、たとえば、主通路２２を流れる被計測気体２にほぼ平行に配置される。これにより、計測部２１３の薄型化が可能になり、主通路２２を流れる被計測気体２の圧力損失を低減することができる。
　チップパッケージ２０８は、回路基板２０７に実装されている。チップパッケージ２０８には、流量センサ２０５と、流量センサ２０５を駆動する電子部品であるＬＳＩとが実装され、トランスファーモールドにより封止されている。チップパッケージ２０８は、第２副通路２３４ｂ内に流量センサ２０５が配置されるように、回路基板２０７の長手方向の中央位置で回路基板２０７から第２副通路２３４ｂ内にチップパッケージ２０８の一部が突出した状態で実装されている。
　チップパッケージ２０８は、副通路２３４と回路室２３５との間に亘って配置されている。これにより、回路室２３５と副通路２３４が分離され、チップパッケージ２０８に配置された流量センサ２０５への流れが副通路２３４の形状によって律速される。そのため、副通路２３４内に被計測気体２の流れを阻害する障壁物がない構成となり、被計測気体２の安定的な流れを流量センサ２０５へ供給することができる。したがって、流量センサの流速感度、ノイズ性能や脈動特性を維持しつつ、計測部２１３を小型化することが可能である。
　なお、流量センサ２０５は、必ずしもチップパッケージ２０８に設けられている必要はない。たとえば、回路基板２０７の一部を突出させて流量センサ２０５を副通路２３４に配置してもよく、回路基板２０７に実装された流量センサ２０５を板状の支持体によって副通路２３４に配置してもよい。
　流量センサ２０５とＬＳＩは同一半導体素子に一体に形成されていても、別の半導体素子として形成されていてもよい。流量センサ２０５は、表面の流量計測部が少なくとも露出するように樹脂によって封止されている。チップパッケージ２０８にＬＳＩを設ける構造について説明したが、回路基板２０７にＬＳＩを搭載する構造としてもよい。チップパッケージ２０８にＬＳＩを設ける利点としては、回路基板２０７にＬＳＩを搭載しなくてもよいことから、回路基板２０７の小型化に寄与する点である。
　チップパッケージ２０８は、第２副通路２３４ｂの上流部における被計測気体２の流れ方向に沿って延びる凹溝を有し、この凹溝の底部に流量センサ２０５を備えている。チップパッケージ２０８の凹溝は、第２副通路２３４ｂの上流部を流れる被計測気体２の流れ方向における両端部から中央部へ向けて徐々に幅が狭まる絞り形状を有し、最も幅が狭い中央部に流量センサ２０５が配置されている。この絞り形状により、副通路２３４を流れる被計測気体２が整流され、ノイズの影響を低減することができる。
　圧力センサ２０４は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向基端部側に実装されており、温湿度センサ２０６は、チップパッケージ２０８よりも回路基板２０７の長手方向先端側に実装されている。そして、回路基板２０７の表面には、吸気温度センサ２０３のリードが接続されている。吸気温度センサ２０３は、温湿度センサ２０６よりも回路基板２０７の長手方向先端側の位置にリードが接続され、センサ本体２０３ｂが回路基板２０７から長手方向にはみ出して計測部２１３の外部に露出した位置に配置されるように実装されている。
　吸気温度センサ２０３は、計測部２１３のフランジ２１１側の上流端面２２３と、先端部２１３ａの上流端面２２８との間に配置されている。吸気温度センサ２０３は、回路基板２０７に実装され、計測部２１３の外に露出して設けられている。吸気温度センサ２０３は、円柱状のセンサ本体と、センサ本体の軸方向両端部から互いに離間する方向に向かって突出する一対のリードとを有するアキシャルリード部品によって構成されている。計測部２１３には、吸気温度センサ２０３を保護するためのプロテクタ２０２ａが設けられている。
　計測部２１３には、その長手方向に沿って基端部側から先端部側に向かって（計測部２１３の突出方向に向かって）、（１）圧力センサ２０４、（２）流量センサ２０５、（３）温湿度センサ２０６、（４）吸気温度センサ２０３が順番に配置されている。圧力センサ２０４は、被計測気体２の圧力を検出し、流量センサ２０５は、被計測気体２の流量を検出する。温湿度センサ２０６は、被計測気体２の湿度を検出し、吸気温度センサは、被計測気体２の温度を検出する。
　図４は、図３に示すカバー２０２を取り外した物理量検出装置２０の計測部２１３の先端部２１３ａを拡大した拡大図である。以下、本実施形態の物理量検出装置２０の特徴部分について、詳細に説明する。
　前述のように、本実施形態の物理量検出装置２０は、次の構成を最大の特徴としている。計測部２１３は、先端部２１３ａの先端に設けられ上流端面２２８から下流端面２２４へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられた整流面２２７を有している。整流面２２７は、主通路２２を流れる被計測気体２の順流時の流れ方向の上流側よりも下流側の部分がフランジ２１１に近く、フランジ２１１が取り付けられた主通路２２の内壁面に近くなっている。
　整流面２２７は、たとえば、複数の平面、角、および段差を有してもよいが、主通路２２を流れる被計測気体２に対し、上流端面２２８から下流端面２２４まで連続する流線形の形状を有していることが好ましい。整流面２２７は、たとえば、主通路２２を流れる被計測気体２の順流時の流れの方向の上流側から下流側へ向けて、接線の傾きが連続的に変化している。図４に示す正面視で、整流面２２７は、変曲点を持つＳ字状の滑らかな曲線形状を有している。
　整流面２２７は、主通路２２を流れる被計測気体２の順流時の流れの方向の上流側と下流側に、それぞれ、上流整流面２２７ａと下流整流面２２７ｂとを有している。すなわち、上流整流面２２７ａと下流整流面２２７ｂは、それぞれ、整流面２２７の上流側の部分と整流面２２７の下流側の部分である。ここで、「上流」と「下流」は、主通路２２を流れる被計測気体２の順流時の流れの方向を基準とするものである。すなわち、図１に示す例において、相対的にエアクリーナ２１に近い方が上流側であり、相対的に内燃機関１０に近い方が下流側である。
　上流整流面２２７ａは、計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられている。より具体的には、上流整流面２２７ａは、主通路２２の上流側から下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように主通路２２の中心軸２２ａに対して９０度未満の傾斜角度で傾斜した傾斜面２２７ｃを有している。
　上流整流面２２７ａの傾斜面２２７ｃは、たとえば、計測部２１３の短手方向における先端部２１３ａの中心を通り、かつ計測部２１３の長手方向に平行な中心線ＣＬよりも、上流端面２２８に近い位置から、下流整流面２２７ｂまで設けられている。図４に示す正面視で、傾斜面２２７ｃの上流側部分は、計測部２１３の突出方向へ向けて膨出した凸曲面状に設けられ、傾斜面２２７ｃの下流整流面２２７ｂの近傍の下流側部分は、上流側部分の凸曲面とは反対に凹曲面状に設けられている。
　図４に示す傾斜面２２７ｃは、図１に示す主通路２２の中心軸２２ａに対する傾斜角度が、たとえば４５度以下になっている。図４に示すように、傾斜面２２７ｃが曲面である場合、傾斜面２２７ｃの傾斜角度は、傾斜面２２７ｃの接線の角度である。すなわち、図４に示す傾斜面２２７ｃは、主通路２２を流れる被計測気体２の流れ方向の全体にわたって、接線の角度が４５度以下になっている。
　また、上流整流面２２７ａは、上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けて主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる上流平面部２２７ｄを有している。上流平面部２２７ｄは、たとえば、主通路２２の中心軸２２ａに平行な平面であり、計測部２１３の先端部２１３ａの中心線ＣＬよりも、主通路２２の上流側に設けられている。
　下流整流面２２７ｂは、上流整流面２２７ａよりも主通路２２の下流側に設けられ、下流端面２２４まで主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びている。下流整流面２２７ｂは、たとえば、主通路２２の中心軸２２ａにおおむね平行な平面であり、計測部２１３の先端部２１３ａの中心線ＣＬよりも、主通路２２の下流側に設けられている。
　以下、本実施形態の物理量検出装置２０の動作について説明する。
　図１に示すように、物理量検出装置２０は、たとえば、主通路２２の通路壁に設けられた取り付け孔から主通路２２の内部に挿入され、図２および図３に示すフランジ２１１が主通路２２の通路壁に固定される。内燃機関１０の動作に基づき、吸入空気が被計測気体２としてエアクリーナ２１から吸入され、被計測気体２が主通路２２を流れる。主通路２２を流れる被計測気体２は、おおむね中心軸２２ａに沿って流れ、物理量検出装置２０の計測部２１３に設けられた入口２３１から、第１副通路２３４ａに取り込まれる。
　物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内に取り込まれた被計測気体２の一部は、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる第１副通路２３４ａを流れ、第１出口２３２から排出されて主通路２２に戻る。また、第１副通路２３４ａを流れる被計測気体２の一部は、第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐する第２副通路２３４ｂに流入する。
　第２副通路２３４ｂに流入した被計測気体２は、図３に示すチップパッケージ２０８の表面側と裏面側を流れる。このとき、チップパッケージ２０８に設けられた流量センサ２０５によって、チップパッケージ２０８の表面側の凹溝を流れる被計測気体２の流量が検出される。また、吸気温度センサ２０３によって、計測部２１３の入口２３１に取り込まれる前の被計測気体２の温度が検出され、圧力センサ２０４と温湿度センサ２０６によって、計測部２１３の回路室２３５内の被計測気体２の圧力と湿度が検出される。
　第２副通路２３４ｂの上流部に流入し、チップパッケージ２０８を通過した被計測気体２は、円弧状またはＵ字状の湾曲部で計測部２１３の先端部２１３ａへ向けて折り返され、第２副通路２３４ｂの下流部を通過して第２出口２３３から排出されて主通路２２へ戻る。このような構成の物理量検出装置２０において、仮に計測部２１３の先端部２１３ａに整流面２２７を有しない場合、次のような問題が生じるおそれがある。
　物理量検出装置２０の入口２３１から計測部２１３内に取り込まれ、第１副通路２３４ａを流れる被計測気体２は、第２副通路２３４ｂの下流側の壁面２５２ａに強く押し付けられる。すると、第２副通路２３４ｂの横断面において、被計測気体２の最大流速が上昇するおそれがある。第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量は、第２副通路２３４ｂの横断面における被計測気体２の最大流速と流量に比例する。そのため、第２副通路２３４ｂの横断面における被計測気体２の最大流速が上昇すると、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂへ流入する塵埃が増加するおそれがある。その結果、チップパッケージ２０８や流量センサ２０５に対する塵埃の堆積が短期間に進行し、流量センサ２０５の測定精度が短期間で低下するおそれがある。
　これに対し、本実施形態の物理量検出装置２０は、主通路２２を流れる被計測気体２の物理量を検出する装置であって、以下の構成を特徴としている。
　物理量検出装置２０は、主通路２２を流れる被計測気体２の物理量を検出する装置である。物理量検出装置２０は、物理量を検出するセンサと、そのセンサを収容するハウジング２０１と、を備えている。ハウジング２０１は、主通路２２に固定されるフランジ２１１と、そのフランジ２１１から主通路２２の中心方向へ延びる計測部２１３と、を有している。計測部２１３は、フランジ２１１と反対側の先端部２１３ａに設けられて主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる第１副通路２３４ａと、その第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐してセンサが配置された第２副通路２３４ｂと、先端部２１３ａの先端に設けられた整流面２２７と、を有している。そして、整流面２２７は、主通路２２の上流側から下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられた上流整流面２２７ａと、その上流整流面２２７ａよりも主通路２２の下流側に設けられ、主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる下流整流面２２７ｂと、を有する。
　より詳細には、物理量検出装置２０は、物理量を検出するセンサが実装された回路基板２０７と、その回路基板２０７を収容するハウジング２０１と、を備えている。ハウジング２０１は、前述のように、主通路２２に固定されるフランジ２１１と、フランジ２１１から主通路２２の中心方向へ延びる計測部２１３と、を有している。計測部２１３は、入口２３１と、第１出口２３２と、第２出口２３３と、第１副通路２３４ａと、第２副通路２３４ｂと、整流面２２７と、を有している。入口２３１は、フランジ２１１と反対側の先端部２１３ａの上流端面２２８に設けられている。第１出口２３２および第２出口２３３は、先端部２１３ａの下流端面２２４に設けられている。第１副通路２３４ａは、入口２３１から主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びて第１出口２３２に至る。第２副通路２３４ｂは、第１副通路２３４ａからフランジ２１１へ向けて分岐して第２出口２３３に至る。整流面２２７は、先端部２１３ａの先端に設けられ、上流整流面２２７ａと、下流整流面２２７ｂと、を有している。上流整流面２２７ａは、上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように設けられている。下流整流面２２７ｂは、上流整流面２２７ａよりも主通路２２の下流側に設けられ、下流端面２２４まで主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びている。
　このような構成により、主通路２２を流れる被計測気体２は、図４に示すように、整流面２２７に沿って流れる過程で、上流整流面２２７ａの形状に沿って上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように流れ方向が変化する。この被計測気体２の流れ方向の変化、すなわち被計測気体２の偏向は、主通路２２の径方向の広い範囲にわたって被計測気体２の流れに影響を及ぼすだけでなく、整流面２２７の上流側を流れる被計測気体２にも影響を及ぼす。すなわち、主通路２２における被計測気体２の流れが全体的にフランジ２１１に近づくようにシフトする。
　その結果、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂの壁面であって第１副通路２３４ａの下流側に位置する壁面２５２ａに対し、第１副通路２３４ａを流れる被計測気体２を従来よりも緩やかに衝突させることができる。換言すると、第２副通路２３４ｂの壁面２５２ａに対し、被計測気体２の流れが押し付けられるのを抑制し、第２副通路２３４ｂの横断面内における被計測気体２の最大流速を低下させることができる。これにより、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量が減少する。
　また、整流面２２７は、下流整流面２２７ｂを有し、下流整流面２２７ｂは、上流整流面２２７ａよりも主通路２２の下流側に設けられ、下流端面２２４まで主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びている。この構成により、主通路２２を流れる被計測気体２は、上流整流面２２７ａの形状に沿って上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように流れ方向が変化し、その後、下流整流面２２７ｂに沿って流れる。下流整流面２２７ｂに沿って流れた被計測気体２の流れの向きは、主通路２２の中心軸に沿う方向に修正される。
　その結果、第１副通路２３４ａを流れ、第１出口２３２から排出されて主通路２２に戻る被計測気体２の流れの方向が、主通路２２の中心軸２２ａに沿う方向から、物理量検出装置２０のフランジ２１１に向けて変化するのを抑制することができる。第１出口２３２から排出される被計測気体２の流れの方向が、主通路２２の中心軸２２ａに沿う方向から変化するのを抑制することで、第２副通路２３４ｂの横断面において、被計測気体２の流量の増加が抑制される。これにより、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の増加が抑制される。
　したがって、本実施形態によれば、チップパッケージ２０８や流量センサ２０５に対する塵埃の堆積が抑制され、流量センサ２０５の測定精度を長期にわたって高精度に維持することができ、耐汚損性を向上させることが可能な物理量検出装置２０を提供することができる。
　また、本実施形態の物理量検出装置２０において、上流整流面２２７ａは、主通路２２の上流側から下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように主通路２２の中心軸２２ａに対して９０度未満の傾斜角度で傾斜した傾斜面２２７ｃを有している。
　この構成により、上流整流面２２７ａの形状に沿って上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように流れ方向が変化する被計測気体２に剥離が発生するのを抑制することができる。その結果、前述のように、第２副通路２３４ｂの横断面において、より確実に被計測気体２の最大流速を低下させるとともに被計測気体２の流量の増加を抑制し、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量をより確実に減少させることができる。
　また、本実施形態の物理量検出装置２０において、主通路２２の中心軸２２ａに対する傾斜面２２７ｃの傾斜角度は、４５度以下である。
　この構成により、上流整流面２２７ａの形状に沿って上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けてフランジ２１１に近づくように流れ方向が変化する被計測気体２に剥離が発生するのをより確実に抑制することができる。その結果、前述のように、第２副通路２３４ｂの横断面において、被計測気体２の最大流速をさらに確実に低下させるとともに被計測気体２の流量を減少させ、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量をさらに確実に減少させることができる。
　また、本実施形態の物理量検出装置２０において、上流整流面２２７ａは、主通路２２の上流側を向く計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から主通路２２の下流側へ向けて主通路２２の中心軸２２ａに沿って延びる上流平面部２２７ｄを有している。
　この構成により、主通路２２において物理量検出装置２０よりも上流側から主通路２２の中心軸２２ａに沿って流れる被計測気体２が、整流面２２７の上流平面部２２７ｄに沿って流れやすくなる。その結果、上流平面部２２７ｄに沿って流れたより多くの被計測気体２が、傾斜面２２７ｃに沿って流れてフランジ２１１に近づくように流れ方向が変化する。これにより、第２副通路２３４ｂの横断面において、被計測気体２の最大流速をより確実に低下させ、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量をさらに確実に減少させることができる。
　また、本実施形態の物理量検出装置２０において、整流面２２７は、主通路２２の上流側を向く計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から、主通路２２の下流側を向く計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４まで連続する流線形の形状を有している。
　この構成により、主通路２２において物理量検出装置２０よりも上流側から主通路２２の中心軸２２ａに沿って流れる被計測気体２が、整流面２２７に沿って流れやすくなる。その結果、整流面２２７に沿って流れたより多くの被計測気体２の流れ方向がフランジ２１１に近づくように変化する。これにより、第２副通路２３４ｂの横断面において、被計測気体２の最大流速をより確実に低下させ、第１副通路２３４ａから第２副通路２３４ｂに流入する塵埃の量をさらに確実に減少させることができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、第１副通路２３４ａから分岐した第２副通路２３４ｂに流入する塵埃を減少させ、耐汚損性を向上させることが可能な物理量検出装置２０を提供することができる。なお、本開示に係る物理量検出装置は、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０の構成に限定されない。以下、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０のいくつかの変形例について説明する。
　図５は、図４に示す物理量検出装置２０の変形例を示す拡大図である。図５に示す変形例において、整流面２２７は、主通路２２の上流側を向く計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から、主通路２２の下流側を向く計測部２１３の先端部２１３ａの下流端面２２４まで、連続する複数の平面によって構成されている。より具体的には、整流面２２７は、平面である上流平面部２２７ｄと、平面である傾斜面２２７ｃと、平面である下流整流面２２７ｂとの三つの連続する平面によって構成されている。なお、平面の数は特に限定されず、四つ以上の連続する平面によって整流面２２７を構成してもよい。この変形例においても、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様の効果を奏することができる。
　図６は、図４に示す物理量検出装置２０の別の変形例を示す拡大図である。図６に示す変形例において、整流面２２７は、計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から下流端面２２４まで連続する二つの平面によって構成されている。より具体的には、整流面２２７は、平面である傾斜面２２７ｃからなる上流整流面２２７ａと、平面である下流整流面２２７ｂとの二つの連続する平面によって構成されている。この変形例においても、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様の効果を奏することができる。
　図７は、図４に示す物理量検出装置２０の別の変形例を示す拡大図である。図７に示す変形例において、整流面２２７は、曲面である傾斜面２２７ｃからなる上流整流面２２７ａと、平面である下流整流面２２７ｂとによって構成されている。傾斜面２２７ｃは、図７に示す正面視において、曲率が一定の曲面であり、円弧状の部分円筒面である。また、整流面２２７は、計測部２１３の先端部２１３ａの上流端面２２８から下流端面２２４まで連続する流線形の形状を有している。この変形例においても、前述の実施形態に係る物理量検出装置２０と同様の効果を奏することができる。
　以上、図面を用いて本開示に係る物理量検出装置の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成は前述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。
２　　　　被計測気体（気体）
２０　　　物理量検出装置
２２　　　主通路
２２ａ　　中心軸
２０１　　ハウジング
２０３　　吸気温度センサ（センサ）
２０４　　圧力センサ（センサ）
２０５　　流量センサ（センサ）
２０６　　温湿度センサ（センサ）
２１１　　フランジ
２１３　　計測部
２１３ａ　先端部
２２４　　下流端面
２２７　　整流面
２２７ａ　上流整流面
２２７ｂ　下流整流面
２２７ｃ　傾斜面
２２７ｄ　上流平面部
２２８　　上流端面
２３４ａ　第１副通路
２３４ｂ　第２副通路

Claims (6)

  1. 　主通路を流れる気体の物理量を検出する物理量検出装置であって、
    　前記物理量を検出するセンサと、該センサを収容するハウジングと、を備え、
    　前記ハウジングは、前記主通路に固定されるフランジと、前記フランジから前記主通路の中心方向へ延びる計測部と、を有し、
    　前記計測部は、前記フランジと反対側の先端部に設けられ前記主通路の中心軸に沿って延びる第１副通路と、該第１副通路から前記フランジへ向けて分岐して前記センサが配置された第２副通路と、前記先端部の先端に設けられた整流面と、を有し、
    　前記整流面は、前記主通路の上流側から下流側へ向けて前記フランジに近づくように設けられた上流整流面と、該上流整流面よりも前記主通路の下流側に設けられ前記主通路の中心軸に沿って延びる下流整流面と、を有することを特徴とする物理量検出装置。
  2. 　前記上流整流面は、前記主通路の上流側から下流側へ向けて前記フランジに近づくように前記主通路の中心軸に対して９０度未満の傾斜角度で傾斜した傾斜面を有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. 　前記傾斜角度は、４５度以下であることを特徴とする請求項２に記載の物理量検出装置。
  4. 　前記上流整流面は、前記主通路の上流側を向く前記先端部の上流端面から前記主通路の下流側へ向けて前記主通路の中心軸に沿って延びる上流平面部を有することを特徴とする請求項３に記載の物理量検出装置。
  5. 　前記整流面は、前記主通路の上流側を向く前記先端部の上流端面から前記主通路の下流側を向く前記先端部の下流端面まで連続する流線形の形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
  6. 　前記整流面は、前記主通路の上流側を向く前記先端部の上流端面から前記主通路の下流側を向く前記先端部の下流端面まで連続する複数の平面によって構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出装置。
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