JP6035582B2

JP6035582B2 - 空気流量測定装置及びその製造方法

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Publication number: JP6035582B2
Application number: JP2013225984A
Authority: JP
Inventors: 神谷　信一; 信一神谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: US9983038B2; US20150114098A1; US20180245961A1; US10466084B2; JP2015087254A

Description

本発明は、エンジンへの吸気路に配され、エンジンに吸入される空気の流量を測定する空気流量測定装置に関する。

従来から、エンジンへの吸気路に配され、吸気路を流れる空気の一部を取り込むとともに、取り込んだ空気との間に伝熱現象を発生させることでエンジンに吸入される空気の流量を測定する熱式の空気流量測定装置が公知となっている。

また、特許文献１には、流量センサ以外に、吸気温度センサや湿度センサを搭載する空気流量測定装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１の空気流量測定装置では、流量センサを配置する流路と、湿度センサを配置する流路とが異なる。このため、外部機器への接続態様がセンサ毎に大きく異なってしまい、配線の取り回しや組付け工程が複雑となる。
そして、製品毎に流量センサ以外のセンサの数や種類を選択して組み付けたい場合に、空気流量測定装置のハウジング構造や組付け工程を大きく変更しなければならないという問題が生じる。

特許第５１７８３８８号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気温度センサ及び湿度センサを搭載する空気流量測定装置において、各センサを組付ける際の組付け工程を簡易化できる構造及び製造方法を提供することにある。

本発明の空気流量測定装置は、ハウジング、流量センサ、及び流量センサ以外の複数のセンサを備える。
ハウジングには、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、バイパス流路より分岐して設けられてバイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とが形成されている。
流量センサは、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を通過する空気との伝熱によりダクト内の空気の流量に応じた電気信号を発生する。

流量センサ以外の複数のセンサは、ダクト内の空気の物理量を測定するためのものであって、ダクト内の温度を測定するための吸気温度センサ、ダクト内の湿度を測定するための湿度センサ、及び、前記ダクト（Ｄ）内の圧力を測定するための圧力センサ（６）を含む。

そして、流量センサ及び複数のセンサは、回路基板を内蔵する回路モジュールとともにモジュール化されて１つのセンサアセンブリとして一体化され、このセンサアセンブリがハウジングに組付けられることで、サブバイパス流路内に設置されている。
また、本発明の製造方法においては、複数のセンサとして、ダクト内の温度を測定するための吸気温度センサ、及び、ダクト内の湿度を測定するための湿度センサを含んでおり、この複数のセンサを、回路基板を内蔵する回路モジュール及び流量センサとともに、ケーシング内に固定して１つのセンサアセンブリとして一体化しておき、このセンサアセンブリをハウジングに形成された取付孔に挿入することにより、このセンサアセンブリのケーシングの外周面の一部がブバイパス流路１１の壁面の一部となってサブバイパス流路を形成するとともに、壁面においてサブバイパス流路の流れ方向に並ぶように、流量センサ及び複数のセンサを配置している。

これによれば、流量センサと流量センサ以外の複数のセンサとが同じ流路内に並んで配置されることになるため、外部機器への接続態様を統一化することが可能となり、配線の取り回しや組付け工程を簡易化することができる。
そして、ハウジングの構造や組付け工程の大きな変更なしに、流量センサ以外の複数のセンサの数と種類を製品毎に選択して組付けることも可能となる。

空気流量測定装置の模式的な断面図である（実施例）。センサアセンブリの模式的な断面図である（実施例）。空気流量測定装置の模式的な断面図である（実施例）。センサアセンブリの模式的な断面図である（実施例）。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の空気流量測定装置１の構成を、図１〜２を用いて説明する。
空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンに吸入される空気の流量を計測するエアフローメータであり、エアクリーナの下流側に接続するダクトＤに取り付けられている。
空気流量測定装置１は、以下に説明するハウジング２、流量センサ３、流量センサ３以外の複数のセンサ４〜６、回路モジュール７などにより一体的に構成されている。

ハウジング２は、ダクト内に配されて、ダクトＤ内に形成される主流路Ｄａを流れる空気の一部を取り込むバイパス流路１０と、バイパス流路１０から分岐して、バイパス流路１０を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路１１とが内部に形成されている。

バイパス流路１０は、ハウジング２の主流上流側面に開口するバイパス入口１３と、ハウジング２の主流下流側面に開口するバイパス出口１４とを有し、バイパス入口１３からバイパス出口１４に向かって主流方向に直線状に流路が形成されている（図１参照）。

サブバイパス流路１１は、バイパス流路１０から分岐するサブバイパス入口１５と、主流下流側に向かって開口するサブバイパス出口１６とを有し、サブバイパス入口１５とサブバイパス出口１６との間をＵ字状に接続する流路形状に形成されている。

具体的には、図１に示すように、サブバイパス流路１１は、サブバイパス入口１５から流入した空気を主流の径方向外側（高さ方向上側、図示上方）へ向かわせる第１流路１９、
その後、主流下流側に向かわせる第２流路２０、その後、主流の径方向内側（高さ方向下
側、図示下方）へ向かわせる第３流路２１を有している。

バイパス流路１０に取り込まれた空気は、バイパス流路１０を直線状に通過するため、空気中のダストは慣性力によってバイパス流路１０を直進する。従って、バイパス流路１０とサブバイパス流路１１との分岐でダストは分離されて、サブバイパス入口１５からはダストが分離された空気が流入する。

流量センサ３はサブバイパス流路１１に配置されており、取り込んだ空気との間に伝熱現象を発生させ、空気流量に応じた電気信号を発生させて出力するものである（図１参照）。例えば、半導体基板の表面に薄膜抵抗体で形成された発熱素子と感温素子とが形成されることで構成されており、配線３ａによって回路モジュール７に内蔵される回路基板（図示せず）に電気的に接続されている。

流量センサ３以外の複数のセンサ４〜６は、ダクトの内部を流れる空気の種々の物理量を測定するものであって、本実施例では、吸気温度センサ４、湿度センサ５、圧力センサ６である。

吸気温度センサ４は、主流路Ｄａを流れる空気の温度を検出するためのものであり、配線４ａによって回路モジュール７に内蔵される回路基板に電気的に接続されている。
湿度センサ５は、主流路Ｄａを流れる空気の湿度を検出するためのものであり、配線５ａによって回路モジュール７に内蔵される回路基板に電気的に接続されている。
圧力センサ６は、主流路Ｄａを流れる空気の圧力を検出するためのものであり、配線６ａによって回路モジュール７に内蔵される回路基板に電気的に接続されている。

回路モジュール７には、各種センサ３〜６への通電を制御する回路、各種センサ３〜６からの電気信号を処理して外部のＥＣＵ（エンジン制御用の電子制御装置）へ出力する回路等が形成された回路基板が内蔵されている。

そして、回路基板に接続する端子２５が回路モジュール７から突出しており、端子２５はハウジング内部でコネクタ２６のターミナルピン２７に接続される。そして、コネクタ２６がＥＣＵ側のコネクタに接続されることで、ターミナルピン２７を介して回路モジュール７とＥＣＵとが電気的に接続される。

〔実施例の特徴〕
実施例の空気流量測定装置１の特徴を説明する。
本実施例では、各種センサ３〜６が、サブバイパス流路１１内に、サブバイパス流路１１の流れ方向に並んで設置されている。

例えば、本実施例では第３流路２１が直線状に延びており、第３流路２１に各種センサ３〜６が流れ方向に一列に並んで配置されている。
そして、各種センサ３〜６は、上流側から吸気温度センサ４、湿度センサ５、流量センサ３、圧力センサ６の順に配置される。
なお、各種センサ３〜６は、センシング部がサブバイパス流路１１内に露出するように設置される。

回路モジュール７は、各種センサ３〜６が並ぶ列の図示上方（ダクト径方向外側）に配されており、各種センサ３〜６からはそれぞれ、回路モジュール７に接続するための配線が図示上方に延びている。

また、各種センサ３〜６は、回路モジュール７とともにモジュール化されている。
すなわち、例えば樹脂製のケーシング３０内に各種センサ３〜６及び回路モジュール７が固定されて、１つのセンサアセンブリ（アセンブリ３１）として一体化されている。

このアセンブリ３１が、ハウジング２に形成された取付孔２ａに挿入されることで、各種センサ３〜６がサブバイパス流路１１内に設置される。
なお、本実施例では、ケーシング３０の外周面の一部が、サブバイパス流路１１を形成する壁面の一部をなしている。

〔実施例の作用効果〕
本実施例の空気流量測定装置１によれば、各種センサ３〜６が、サブバイパス流路１１内に、サブバイパス流路１１の流れ方向に並んで設置されている。
すなわち、各種センサ３〜６が同じ流路内に並んで配置されることになるため、外部機器への接続態様を同じ態様にすることが可能となり、配線の取り回しや組付け工程を簡易化することができる。

例えば、実施例のように、回路モジュール７を各種センサ３〜６が並ぶ列の一端側に配することにより、各種センサ３〜６から回路モジュール７への配線３ａ〜６ａが延びる方向を統一することができ、回路モジュール７への接続及び回路モジュール７を介した外部機器（ＥＣＵ）への接続態様も統一化することが可能となる。
接続態様を統一できるならば、組付け工程を簡易化することができる。

そして、ハウジング２の構造や組付け工程の大きな変更なしに、流量センサ３以外の複数のセンサ４〜６の数と種類を製品毎に選択して組付けることも可能となる。
流量センサ３以外の複数のセンサ４〜６の内、製品によっては、例えば圧力センサ６が不要な場合がある。
その場合に、本実施例によれば、図３及び４に示すように、圧力センサ６を外したバリエーションを容易に製造することができる。

また、サブバイパス流路１１内に各種センサ３〜６が配置されているので、脈動等の外乱の影響を受けにくく、測定精度を向上できる。また、サブバイパス流路１１にはダストの侵入が少なく、サブバイパス流路１１内に配された各種センサ３〜６の耐久性を向上させることができる。

また、本実施例では、各種センサ３〜６が、回路モジュール７とともに１つのアセンブリ３１として一体化されている。
これによれば、アセンブリ３１をハウジング２に組付けるという１つの作業によって、各種センサ３〜６をサブバイパス流路１１内に組付けることが可能となる。このため、組付け工程を簡易化することができる。
なお、各種センサ３〜６をモジュール化して、回路モジュール７と接続する態様であってもよい。

また、本実施例では、吸気温度センサ４、湿度センサ５及び流量センサ３が、上流側から吸気温度センサ４、湿度センサ５、流量センサ３の順に配置されている。
流量センサ３は発熱素子によって発熱するが、吸気温度センサ４を流量センサ３よりも上流側に配置することにより、吸気温度センサ４が流量センサ３の発熱の影響を受けないようにできる。

また、湿度センサ５も発熱する場合がある。そこで、吸気温度センサ４を湿度センサ５よりも上流側に配置することにより、吸気温度センサ４が流量センサ３の発熱の影響を受けないようにできる。
なお、流量センサ３の発熱は湿度センサ５の発熱よりも大きいため、上流側から吸気温度センサ４、湿度センサ５、流量センサ３の順に配置することが好ましい。

１空気流量測定装置
２ハウジング
３流量センサ
４吸気温度センサ
５湿度センサ
６圧力センサ
１０バイパス流路
１１サブバイパス流路
Ｄダクト

Claims

ダクト（Ｄ）の内部を流れる主流の空気の一部を取り込むバイパス流路（１０）と、前記バイパス流路（１０）より分岐して設けられて前記バイパス流路（１０）を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路（１１）とが形成されたハウジング（２）、
前記サブバイパス流路（１１）に配設され、前記サブバイパス流路（１１）を通過する空気との伝熱により前記ダクト（Ｄ）内の空気の流量に応じた電気信号を発生する流量センサ（３）、
及び、前記ダクト（Ｄ）内の空気の物理量を測定するための前記流量センサ以外の複数のセンサ（４〜６）を備える空気流量測定装置であって、
前記複数のセンサ（４〜６）は、前記ダクト（Ｄ）内の温度を測定するための吸気温度センサ（４）、前記ダクト（Ｄ）内の湿度を測定するための湿度センサ（５）、及び、前記ダクト（Ｄ）内の圧力を測定するための圧力センサ（６）を含み、
前記複数のセンサ（４〜６）は、前記流量センサ（３）とともに、回路基板を内蔵する回路モジュール（７）とモジュール化されて１つのセンサアセンブリ（３１）として一体化されており、
前記流量センサ（３）及び前記複数のセンサ（４〜６）は、前記センサアセンブリ（３１）が前記ハウジング（２）に組付けられることで、前記サブバイパス流路（１１）内に設置されている空気流量測定装置。
請求項１に記載の空気流量測定装置において、
前記センサアセンブリ（３１）は、ケーシング（３０）内に前記複数のセンサ（４〜６）を固定しており、前記ケーシング（３０）の外周面の一部が、前記サブバイパス流路（１１）を形成する壁面の一部をなしていることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１または２に記載の空気流量測定装置において、
前記バイパス流路（１０）は、前記主流の方向に対して直線状に形成されており、
前記サブバイパス流路（１１）は、
前記サブバイパス流路（１１）の入口（１５）から流入した空気を前記バイパス流路（１０）の流れる方向に対して径方向外側へ向かわせる第１流路（１９）と、
前記第１流路（１９）と接続されるとともに、前記第１流路（１９）の流れる方向を前記主流の下流側に向かわせる第２流路（２０）と、
前記第２流路（２０）と接続されるとともに、前記第２流路（２０）の流れる方向を前記主流の径方向内側に向かわせる第３流路（２１）と、を有し、
前記流量センサ（３）及び前記複数のセンサ（４〜６）は、前記サブバイパス流路（１１）のうち、前記第３流路（２１）の流れ方向に並んで設置されていることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の空気流量測定装置において、
前記吸気温度センサ（４）は、前記流量センサ（３）よりも上流側に配置されることを特徴とする空気流量測定装置。
請求項４に記載の空気流量測定装置において、
前記流量センサ（３）及び前記複数のセンサ（４〜６）は、上流側から前記吸気温度センサ（４）、前記湿度センサ（５）、前記流量センサ（３）、前記圧力センサ（６）の順に配置されることを特徴とする空気流量測定装置。
ダクト（Ｄ）の内部を流れる主流の空気の一部を取り込むバイパス流路（１０）と、前記バイパス流路（１０）より分岐して設けられて前記バイパス流路（１０）を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路（１１）とが形成されたハウジング（２）、
前記サブバイパス流路（１１）に配設され、前記サブバイパス流路（１１）を通過する空気との伝熱により前記ダクト（Ｄ）内の空気の流量に応じた電気信号を発生する流量センサ（３）、
及び、前記ダクト（Ｄ）内の空気の物理量を測定するための前記流量センサ以外の複数のセンサ（４〜６）を備える空気流量測定装置の製造方法であって、
前記複数のセンサ（４〜６）は、前記ダクト（Ｄ）内の温度を測定するための吸気温度センサ（４）、及び、前記ダクト（Ｄ）内の湿度を測定するための湿度センサ（５）を含んでおり、
前記複数のセンサ（４〜６）を、回路基板を内蔵する回路モジュール（７）及び前記流量センサ（３）とともに、ケーシング（３０）内に固定して１つのセンサアセンブリ（３１）として一体化しておき、
前記センサアセンブリ（３１）を前記ハウジング（２）に形成された取付孔（２ａ）に挿入することにより、前記センサアセンブリ（３１）の前記ケーシング（３０）の外周面の一部が前記サブバイパス流路１１の壁面の一部となって前記サブバイパス流路（１１）を形成するとともに、前記壁面において前記サブバイパス流路（１１）の流れ方向に並ぶように、前記流量センサ（３）及び前記複数のセンサ（４〜６）を配置する空気流量測定装置の製造方法。
請求項６に記載の空気流量測定装置の製造方法において、
前記複数のセンサ（４〜６）は、前記ダクト（Ｄ）内の圧力を測定するための圧力セン
サ（６）を含むことを特徴とする空気流量測定装置の製造方法。
請求項６または７に記載の空気流量測定装置の製造方法において、
前記吸気温度センサ（４）は、前記流量センサ（３）よりも上流側に配置されることを
特徴とする空気流量測定装置の製造方法。
請求項８に記載の空気流量測定装置の製造方法において、
前記吸気温度センサ（４）、前記湿度センサ（５）及び前記流量センサ（３）は、上流
側から前記吸気温度センサ（４）、前記湿度センサ（５）、前記流量センサ（３）の順に
配置されることを特徴とする空気流量測定装置の製造方法。