专利名称：吸入空气流量测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适于内燃机的吸气流量测量用的发热电阻体式的空 气流量测量装置及使用该装置的内燃机控制装置。
背景技术：
作为内燃机用的流量测量技术公知的是发热电阻式空气流量测量装置(参照专利文献o 。其是利用发热电阻体获得的热量与流入流量间存在着相关关系的装置，为能够直接测量发动机的燃烧控制所必须的质量流 量，特别是作为汽车的空燃比控制用的流量计而被广泛地使用。 另外，检测吸气管内压力的压力检测装置具有半导体的压力检测部，一般采用的是使用压力导入管的方式(参照专利文献2)。另外，作为与本发明最接近的公知技术，表示了将发热电阻体式空气 流量测量装置与使用压力导入管的压力检测装置进行一体化的例子(参照 专利文献3)。专利文献l:日本特许3523022号公报专利文献2:日本特开2006 — 292391号公报专利文献3:日本特开平11一064059号公报进年，使用电子控制燃料喷射系统的汽车得到普及。在这种情况下， 在发动机室的内部紧密配置有各种传感器及控制器。另外，在这种情况下，将各种传感器、控制器及用于控制它们的控制 单元等互相连接起来的电气配线也复杂地装在其中。因此，希望通过使多个传感器及控制器一体化而谋求减少零件数目， 例如使所述发热电阻体式空气流量测量装置与半导体压力变换器一体化， 共用连接器的方法等就是其中一个例子，由此，可以减少向车辆安装的零 件数目，简化电气配线。另外，压力检测装置的压力导入管一般由细管构成。这是因为若压力检测部混入了灰尘、水等，则在压力检测上会出现误差。因为压力检测部由半导体式的硅膜片(silicone diaphragm)构成，所以构造非常小。因此， 压力导入管必须是灰尘、水等难以进入的构造。另一方面，若压力导入管是细管，则假如管内混入了水，则容易产生 水膜或结冰等，是压力检测精度恶化的一个重要原因。在内燃机的吸气管上游设置有空气净化器，将除去大气中的灰尘等后 的空气送入发动机内。但是，空气净化器的吸尘能力并不完备，细小的灰 尘成分等会通过空气净化器由吸气管被吸入发动机内。因为压力检测装置 的压力导入管在吸气管内是暴露于吸入空气中而设置的，所以会产生上述 的灰尘等的侵入。另外，水被空气净化器的过滤器捕获，但水分会渗入过滤器中，在超 过过滤器的允许量时会排到吸气管内。该排出的水有可能流到压力导入管 处。发明内容本发明的目的在于提供一种适于吸入空气压力检测装置一体化的吸 入空气流量测量装置的构成。为应对上述课题，着眼于为了将空气流量测量装置插入吸气管内而在 吸气管上设置的插入孔(开口部)出形成的、吸气管路构成部件与空气流 量测量装置间的间隙(空隙)。例如，在发热电阻体式的空气流量测量装 置中，除流量检测元件外，由于以感温电阻体及支路通路也形成一体化的 构造而插入到吸气管内，所以成为比压力导入管大得多的构造。在空气流量测量装置的插入部周围必然产生间隙，虽然间隙本身的尺 寸很小，但是若考虑空气流量测量装置的插入部全周的间隙，则可得到很 大的开口面积。在间隙上结上一层水膜等的概率虽然和现有的压力导入管 基本相同，但是在全周的间隙上都结上一层水膜的概率却变得很低。但是， 在这种情况下的间隙并不必须在全周上都设置，只要可以检测出压力，只 要是不会在整体上都结上一层水膜的间隙即可，例如，也可以是局部上空 气流量测量装置与吸气管部分接触的间隙。为了上述那样从空气流量测量装置与构成吸气管路的吸气管路构成部件间的间隙导入压力，优选的是形成在空气流量测量装置主体上的压力 导入部的开口位置从吸气管的径向看去时，位于由吸气管路构成部件构成 的吸气管路内壁面的外侧的间隙部。在此，在插入孔(开口部)的部分不 存在吸气管路内壁面。因此，在插入孔(幵口部)的部分，将周方向两侧 的吸气管路内壁面沿其形状延长，定义以该延长线为基准比吸气管路内壁 面更偏向外侧的位置就可以。另外，优选的是形成在空气流量计主体上的压力导入管部的由管路构 成的导入路在设置于吸入空气流量测量装置主体外壁面上的凹部临时开 口。这是为了防止在空气流量计外壁面上容易附着灰尘等附着物而妨碍压 力导入的情况。并且，优选的是上述凹部在吸入空气流量测量装置主体上被配置成位 于吸气流的下游侧。这是因为在空气冲撞到空气流量计主体时，会产生动 压的影响及空气紊乱的影响，使压力难以正确导入。并且，压力检测部的设置位置优选的是设置在向吸气管安装空气流量 计时用于使用螺钉等进行固定的安装凸缘部。这是为了在将压力检测部进行子模化(submodule)时，提高压力检测部的安装性，同时也降低装置整体的成本。若不进行子模化，则需要将压力检测部与压力导入部设置在 通路内。因此，在电调整压力与输出的关系时，由于要在吸气管内迸行作 业，所以作业变难，结果是提高了制造成本。 发明效果现在，关注全球变暖等与世界环境相关的问题。因此，根据本发明的 所述构成，通过减少内燃机控制装置的零件数目可以有助于节省物质资 源。并且，为应对排气规定，因为长时间保持高精度的燃料控制，所以可 以减少发热电阻体式空气流量测量装置、压力检测装置由于年久而引起的 特性变化量。由此，可以向市场提供环保、低燃费且排出气体干净的发动 机控制系统。
图1是表示本发明的一个实施例的空气流量测量装置构成的图； 图2是表示从P方向看图1的空气流量测量装置时压力导入口的位置的图3是表示从Q方向看图1的空气流量测量装置时压力检测装置的 位置的图4是表示本发明的其他的一个实施例的空气流量测量装置构成的
图5是表示有代表性的发热电阻体式空气流量测量装置的概要构成 的截面图6是从吸入空气的流动上游方向看图6的图； 图7是表示发热电阻体式空气流量测量装置的概要电路构成的图； 图8是表示使用了发热电阻体式空气流量测量装置的内燃机的概要 系统构成的图9是表示压力检测装置的构成的图10是表示压力检测装置的电路构成的图。
图中
1、 101、 401—机壳构成部件；2、 106—电路基板；3、 112 —发热电 阻体；4一感温电阻体；5 —导电性支承体；6、 105 —密封件；7 —螺钉部 件；10、 UO —副空气通路构成部件；14、 202 —副空气通路；20、 200 — 主空气通路构成部件；22、 201—主空气通路；25 —副空气通路插入孔； 51 —吸气温度传感器；52 —模块；53 —机身；54—空气净化器；55 —导管； 56 —空载空气控制阀(idle air control valve) ; 57 —节流阀角度传感器;58 一节流阀体；59 —吸气多支管；60 —喷射器；61—旋转速度计；62 —发动 机汽缸；63 —气体；64 —排气多支管；65 —氧浓度计；66 —控制单元；67 一吸入空气；100 —发热电阻体式空气流量测量装置；103 —发热电阻体式 空气流量测量装置连接器接线柱构成部件；104 —安装螺钉；107—底座构 成部件；108、 404—结合(bonding)部件；109 —盖构成部件；lll一端子 部件；113 —凹部；150、 402 —压力检测部；151—压力检测装置连接器接 线柱构成部件；152、 403 —压力导入管；153 —间隙；155 —发热电阻体式 空气流量测量装置插入孔；199 —主空气通路流；300—电源端子；301 — GND端子；302 —流量信号端子；303 —压力信号端子；400 —压力检测装 置；405 —连接器端子。
具体实施例方式
首先，作为吸入空气测量装置的一个例子，最初对使用了发热电阻体
的发热电阻体式空气流量测量装置的动作原理进行说明。图7是发热电阻 体式空气流量测量装置的概略构成电路图。发热电阻体式空气流量测量装 置的驱动电路大致由电桥电路和反馈电路组成。通过用于进行吸入空气流 量测量的发热电阻体RH、用于补偿吸入空气温度的感温电阻体RC及 RIO、 Rll构成电桥电路，使用运算放大器OPl—边进行反馈一边以将发 热电阻体RH与感温电阻体RC间保持为一定温度差的方式对发热电阻体 RH提供加热电流Ih，输出对应于空气流量的输出信号V2。即，在流速快 时，为了使从发热电阻体RH得到的热量多而提供大的加热电流Ih。与此 相对，在流速慢时，为了使从发热电阻体RH得到的热量少而提供小的加 热电流。
图5是表示发热电阻体式空气流量测量装置的一个例子的截面图，图 6是从其上游(左侧)看去的外观图。
作为发热电阻体式空气流量测量装置的构成部件，有内置了构成驱动 电路的电路基板2的机壳构成部件1及由非导电性部件形成的副空气通路 构成部件10等，在副空气通路构成部件10中，用于测量空气流量的发热 电阻体3、用于补偿吸入空气温度的感温电阻体4通过由导电性部件构成 的支承体5与电路基板2电连接配置，作为机壳、电路基板、副空气通路、 发热电阻体、感温电阻体等成为一体的模块，构成发热电阻体式空气流量 测量装置。另外，在构成吸气管路的主空气通路构成部件20的壁面上开 有孔(开口部)25，通过该孔25将发热电阻体式空气流量测量装置的副 空气通路部分从外部插入，用螺钉7等保持机械强度地固定副空气通路构 成部件的壁面与机壳构成部件1。另外，在副空气通路构成部件IO与主空 气通路构成部件间安装有密封件6，保持吸气管的内侧与外侧的气密性。 下面结合图9及图IO对一般的压力检测装置的一个例子进行说明。 图9是压力检测装置的截面的概要图。压力检测装置由构成外包装壳 体的机壳构成部件401、压力导入管403、压力检测部402、成为与外部的 接口的连接器端子405、对压力检测部402与连接器端子405进行电连接的结合部件404构成。并且，固定安装用的螺钉、密封件及吸气管等未图
示。压力检测部402大概是图IO所示的电路结构，是利用由半导体技术 制成的测量部500的电桥电路来检测压力，并经过放大电路501、 502而 得到压力信号的结构。实施例1
结合图1对本发明的具体的构成例进行说明。
在构成主空气通路(也称作吸气管路或者简单称为吸气管)201的主 空气通路构成部件(吸气管路构成部件)200的一部分上，设有插入发热 电阻体式空气流量测量装置100的一部分的插入口 155 (在图2中记载)， 设置有将压力检测部150 —体化了的发热电阻体式空气流量测量装置 100。安装方法为通过螺钉104将作为发热电阻体式空气流量测量装置100 的壳体部件的机壳构成部件101固定在吸气管路构成部件200上。
发热电阻体式空气流量测量装置100除机壳构成部件101夕卜，还由金 属材料等制成的底座件107、用于保护电路基板106的盖构成部件109、 用于测量空气流量的发热电阻体112、用于构成设置发热电阻体112用的 副空气通路202的副空气通路构成部件110、以及用于密封主空气通路201 与外部的密封件105等构成。电信号从发热电阻体112经过接线柱部件 111、结合部件108、电路基板106、结合部件108与连接器端子103连接， 与ECU等(未图示)电连接。
图3是从图1的上侧(Q)看去的图。在发热电阻体式空气流量测量 装置100的机壳构成部件101的一部分上设置有压力检测部150，使用连 接器端子151向外部输送压力信号。
再次返回图1。压力检测部150的压力检测用的压力导入管(压力导 入部)152设置在机壳构成部件101的一部分上， 一端比密封件105更靠 近主空气通路201侦lj，且向位于主空气通路构成部件200的内径的外侧的 凹部113开口。
图2是从P方向看图1的图。在设置在主空气通路构成部件200上的 插入口 155与发热电阻体式空气流量检测装置100的主空气通路插入部的 两个部件间形成有间隙153。 一般来说该间隙153为设置在发热电阻体式 空气流量测量装置100的插入部的全周上的构造。虽然形成在发热电阻体式空气流量测量装置100的插入部周围的间隙本身的尺寸小，但是因为插 入部本身作为构造体具有很大的尺寸，所以在以插入部全周的间隙来考虑 时，可以得到很大的开口面积。虽然在间隙结上一层水膜等的概率与现有 的压力导入管基本相同，但是在全部周围都结上一层水膜的概率却变得很 小。另外，间隙153不必都在全周都设置，例如即使是两个部件的一部分 接触的结构也没问题。
另外，间隙153只要具有为了将发热电阻体式空气流量测量装置100 的主空气通路插入部插入主空气通路内而所需要的游隙程度的大小即可， 但是并不仅限于此，也可以是尺寸比游隙大些的间隙。但是，因为相对于 发热电阻体式空气流量测量装置100的主空气通路插入部而越增大插入口 155，越有必要在其外侧配置密封件，所以导致发热电阻体式空气流量测 量装置100的外形尺寸变大。所以，利用现有的作为游隙的间隙的方法不 会导致发热电阻体式空气流量测量装置100的外形尺寸随意变大，所以有 利。
图4是相对于图1而改变连接器部的端子构成的例子。在图1中，发 热电阻体式空气流量测量装置100用的连接器端子103与压力检测部150 用的连接器端子151各自独立构成。 一般来说发热电阻体112采用使用鉑 制成的金属线等，在用于内燃机时需要电池电压(大概12V)。与此相对， 因为压力检测装置是由半导体技术制造的非常小的传感元件，所以可以用 ECU的标准电压(约5V)进行驱动。但是，例如若发热电阻体112采用 与压力检测部150—样的半导体技术制成，则不需要电池电压，就可以用 ECU的标准电压进行驱动，就能够以发热电阻体式空气流量测量装置100 和压力检测部150共用电源电压端子300和接地端子301，可以有助于减 少零件数目。另外，可以减小设置有连接器端子的连接器部的尺寸。
将上述实施例的特点列出如下。
具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部及检测吸气管 201内的压力的压力检测部150，在将空气流量测量部插入吸气管201内 时通过与吸气管路构成部件200间形成的间隙向压力检测部150导入吸气 管201内的压力。
具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部及检测吸气管201内的压力的压力检测部150，向压力检测部150导入吸气管201内的 压力的压力导入部152在向吸气管201内插入空气流量测量部时与吸气管 路构成部件200间产生的间隙153开口。此时，在压力导入部朝向间隙153 的开口部设置使间隙153变大而形成的(向远离间隙153的方向凹陷)凹 部113。
间隙153形成在吸入空气流量测量装置的外表面与在吸气管路构成部 件200的厚度方向上形成的面(缺口面)之间，其中所述吸入空气流量测 量装置在将空气流量测量部插入吸气管201内时朝向相对于该插入方向正 交的方向；所述在吸气管路构成部件200的厚度方向上形成的面位于为了 将空气流量测量部插入吸气管201内而形成在吸气管路构成部件200上的 开口部155上。
最后，图8表示了在电子燃料喷射方式的内燃机上适用本发明的一个 实施例。从空气净化器54吸入的吸入空气67经过具备插入发热电阻体式 空气流量测量装置]OO的机身53、吸入导管55、具有节流阀体58及供给 燃料的喷射器60的入口多支管59，被吸入发动机汽缸62。另一方面，在 发动机汽缸62中产生的气体63通过排气多支管64被排出。
从发热电阻体式空气流量测量装置100的电路模块52输出的空气流 量信号与压力信号、来自温度传感器的吸入空气温度信号、从节流阀角度 传感器57输出的节流阀角度信号、从设置在排气多支管64上的氧浓度计 65输出的氧浓度信号以及从发动机转速计61输出的发动机转速信号等， 被输入给控制单元66，控制单元66对这些信号逐次进行运算求出最佳的 燃料喷射量与空载空气控制阔开度，用计算出的值控制所述喷射器60及 空载控制阀56。
权利要求
1.一种吸入空气流量测量装置，是将测量吸气管内吸入空气流量的空气流量测量装置和检测吸气管内压力的压力检测装置一体构成的装置，其特征在于为检测所述压力而在吸气管内开口的开口面，在将所述空气流量计的测量部插入吸气管内时，利用其与吸气管构成部件之间产生的间隙导入压力。
2. 如权利要求1所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于 在吸入空气流量测量装置主体上形成的压力导入部的开口位置，在从吸气管的径向观察时位于由吸气管路构成部件构成的吸气管路内壁面的 外侧的位置。
3. 如权利要求2所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于 在吸入空气流量测量装置主体上形成的压力导入部的由管路构成的导入路在设置于吸入空气流量测量装置主体的外壁面上的凹部临时开口， 通过该凹部导入压力。
4. 如权利要求3所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于 所述凹部在吸入空气流量测量装置主体上被配置成位于吸气流的下
5. —种吸入空气流量测量装置，是将测量吸气管内吸入空气流量的空气流量测量装置和检测吸气管内压力的压力检测装置一体构成的装置，其特征在于所述压力检测装置具备检测压力的检测部和导入压力的导入部， 压力检测部的设置位置设置在向吸气管安装空气流量计时用于使用螺钉等进行固定的安装凸缘部，在压力导入部的吸气管内开口的开口面，利用在向吸气管插入所述空气流量测量装置的测量部时产生的间隙向吸气管构成部件导入压力D
6. —种内燃机的燃料喷射系统，其特征在于使用如权利要求1至5的任一项所述的吸入空气流量测量装置。
7. —种吸入空气流量测量装置，其特征在于具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部和检测吸气管 内压力的压力检测部，通过在向吸气管内插入所述空气流量测量部时与吸气管构成部件之 间产生的间隙向所述压力检测部导入吸气管内的压力。
8. —种吸入空气流量测量装置，其特征在于具备测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量部和检测吸气管 内压力的压力检测部，向所述压力检测部导入吸气管内压力的压力导入部在向吸气管内插 入所述空气流量测量部时与吸气管构成部件之间产生的间隙开口。
9. 如权利要求8所述的吸入空气流量测量装置，其特征在于 在所述压力导入部朝向所述间隙的开口部设置有为使所述间隙变大而形成的凹部。
10. 如权利要求7至9的任一项所述的吸入空气流量测量装置，其特 征在于所述间隙构成在下述两个面之间第一个面是在所述空气流量测量部 插入吸气管内时朝向相对于该插入方向正交的方向的吸入空气流量测量 装置的外表面；第二个面是为了将所述空气流量测量部插入吸气管内而形 成于吸气管构成部件的开口部上的、在吸气管构成部件的厚度方向上形成 的面。
全文摘要
测量吸气管内压力的装置的向压力导入管中进水等导致的压力导入管的堵塞是压力测量精度及产品可靠性下降的原因。为解决该问题，本发明提供一种使水等很难堵塞压力导入部的构造，本装置是测量吸气管内的吸入空气流量的空气流量测量装置(100)与检测吸气管内压力的压力检测部(150)形成一体化的构造，为检测所述压力而在主空气通路内开口的开口面，在将空气流量测量装置(100)的测量部插入主空气通路内时，主空气通路构成部件(200)与空气流量测量装置(100)的插入部间产生间隙，利用该间隙导入压力。
文档编号F02D41/18GK101319952SQ20081011034
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月4日 优先权日2007年6月6日
发明者五十岚信弥, 余语孝之, 小林千寻, 齐藤孝行 申请人:株式会社日立制作所