包括用于抑制通过质量空气流传感器的反向空气流的一个或多个导流器的质量空气流传感器的制作方法

本公开涉及一种质量空气流传感器，并且更具体地涉及一种包括用于抑制反向空气流通过质量空气流传感器的一个或多个导流器的质量空气流传感器。

背景技术：

这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。

内燃机燃烧气缸内的空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。流入到发动机中的空气经由节流阀调节。更确切地说，节流阀调节节流阀面积，这增大或减小进入发动机的空气流。随着节流阀面积增大，进入发动机的空气流增多。燃料控制系统调节喷射燃料的速率，以向气缸提供期望的空气/燃料混合物和/或实现期望的扭矩输出。增大提供给气缸的空气和燃料的量增大发动机的扭矩输出。

质量空气流传感器用于测量进入发动机的空气的质量流速率。发动机控制系统在确定输送至发动机的气缸的燃料量时、使用所测得的进入空气的质量流速率，以实现期望的空燃比。所测得的进入空气的质量流速率中的不准确性可能引起诸如熄火之类的发动机性能问题，并且可能导致发动机损伤。

技术实现要素：

根据本公开的质量空气流传感器包括壳体和传感器元件。壳体限定空气流通道，该空气流通道配置成接收沿第一方向流动的空气。传感器元件设置在空气流通道中并且产生信号，该信号指示流过该空气流通道的空气的质量流速率。在一个示例中，该质量空气流传感器进一步包括导流器，该导流器在传感器元件下游设置在空气流通道中，并且该导流器从空气流通道的内壁表面延伸且配置成抑制沿第二方向流过空气流通道的空气流，该第二方向与第一方向相反。在一个示例中，该质量空气流传感器进一步包括多个导流器在传感器元件的下游设置在空气流通道中，并且从空气流通道的内壁表面朝向空气流通道的出口延伸。

本公开的其它应用领域将从详细描述、权利要求以及附图中变得显而易见。详细描述和特定示例仅仅旨在说明的目的并且并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

本公开从详细描述和附图中将变得更易理解，附图中：

图1是根据本公开原理的示例发动机系统的功能框图；

图2是根据本公开原理的质量空气流传感器的侧剖视图；以及

图3是根据本公开原理的质量空气流传感器的分解立体图。

在附图中，附图标记可用于识别类似的和/或相同的元件。

具体实施方式

质量空气流传感器典型地包括空气流通道和设置在该空气流通道中的传感器元件，该传感器元件产生指示流过该传感器元件的空气的质量流速率的信号。在一个示例中，该传感器元件包括导线，该导线具有电阻，该导线随着导线的温度升高而增大，反之亦然。当空气流过导线时，导线冷却，这会减小导线的电阻，并且进而允许更多电流流过该导线。因此，流过导线的电流增大或减小的量与流过导线的空气的质量流速率成比例。

在升压发动机中，质量空气流传感器典型地在压缩机上游位于发动机的进气系统中。该压缩机增大进气系统中的压力，这会导致反向空气流通过质量空气流传感器。进而，由质量空气流传感器测得的进入空气的质量流速率可大于进入空气的实际质量流速率。进入空气的质量流速率中的这些不准确性可能导致发动机经历诸如熄火之类的发动机性能问题，并且可能导致发动机损伤。

根据本公开的质量空气流传感器包括一个或多个导流器，这些导流器配置成抑制反向空气流通过质量空气流传感器。导流器从空气流通道的内表面延伸并且朝向质量空气流传感器的出口成角度。导流器延伸所成的角度以及导流器的形状、尺寸以及定位允许空气沿向前(例如，法向)方向流过质量空气流传感器，而同时抑制反向空气流通过该质量空气流传感器。

现参见图1，发动机系统100包括发动机102，该发动机燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。由发动机102产生的驱动扭矩量基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入。该驾驶员输入可基于加速器踏板的位置。该驾驶员输入也可基于巡航控制系统，该巡航控制系统可以是自适应巡航控制系统，其改变车辆速度以维持预定跟车距离。

空气通过进气系统108抽吸到发动机102中。进气系统108包括进气歧管110和节流阀112。节流阀112可包括具有可旋转板片的蝶形阀。发动机控制模块(ecm)114控制节流阀致动器模块116，该节流阀致动器模块调节节流阀112的开度以控制抽吸到进气歧管110中的空气量。

来自进气歧管110的空气抽吸到发动机102的气缸中。虽然发动机102可包括多个气缸，但出于说明的目的而示出单个代表性气缸118。仅仅例如，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ecm114可停用其中一些气缸，这可在某些发动机操作条件下改进燃料经济性。

发动机102可使用四冲程循环来操作。下文描述的四个冲程称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲柄轴(未示出)的每次回转期间，四个冲程的两个发生在气缸118内。因此，对于气缸118需要两个曲柄轴回转以经历所有的四个冲程。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122抽吸到气缸118中。ecm114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块调节由燃料喷射器125执行的燃料喷射以实现期望的空燃比。燃料可在中心位置处或者多个位置处、例如在气缸的每个的进气阀122附近喷射到进气歧管110中。在各种实施方式中，燃料可直接地喷射到气缸或者与这些气缸相关联的混合腔室中。燃料致动器模块124可停止向经停用的气缸喷射燃料。

所喷射的燃料与空气混合并且在气缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在该情形中，气缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。替代地是，发动机102可以是火花点火发动机，在该情形中，火花致动器模块126基于来自ecm114的信号激活火花塞128以在气缸118中产生火花，该火花点燃空气/燃料混合物。火花正时可相对于活塞处于其最上面位置(称为上死点(tdc))处的时刻来指定。

火花致动器模块126可由火花正时信号控制，该火花正时信号指定在tdc之前或之后用以产生火花的距离。由于活塞位置与曲柄轴旋转直接相关，火花致动器模块126的操作可与曲柄轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止向经停用的气缸提供火花。

产生火花可称为点火事件。火花致动器模块126可具有针对每个点火事件改变火花正时的能力。当火花正时信号在前一点火事件和下一点火之间之间改变时，火花致动器模块126可甚至能够针对下一点火事件改变火花正时。在各种实施方式中，发动机102可包括多个气缸，且火花致动器模块126可针对发动机102中的所有气缸以相同的量来改变相对于tdc的火花正时。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动火花，由此驱动曲柄轴。燃烧冲程可限定为活塞到达tdc和活塞返回至下死点(bdc)时之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从bdc向上移动并且通过排气阀130将燃烧副产物排出。燃烧副产物经由排气系统134从车辆中排出。

进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可针对气缸118控制多个进气阀(包括进气阀122)，和/或可控制多排气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可针对气缸118控制多个排气阀，和/或可控制多排气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。

打开进气阀122的时刻可由进气凸轮相位器148相对于活塞tdc改变。打开排气阀130的时刻可由排气凸轮相位器150相对于活塞tdc改变。阀致动器模块158可基于来自ecm114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，各种阀升程也可由阀致动器模块158控制。

ecm114可通过指令阀致动器模块158来停用气缸118，以禁止进气阀122和/或排气阀130打开。阀致动器模块158可通过将进气阀122从进气凸轮轴140解耦来禁止进气阀122打开。类似地，阀致动器模块158可通过将排气阀130从排气凸轮轴142解耦来禁止排气阀130打开。在各种实施方式中，阀致动器模块158可诸如电磁或电液压致动器之类除了驱动轴以外的装置来致动进气阀122和/或排气阀130。

发动机系统100可包括升压装置，该升压装置将加压空气提供给进气歧管110。例如，图1示出包括热涡轮机160-1的涡轮增压器，该涡轮增压器由流过排气系统134的热排放气体提供动力。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机压缩引入到节流阀112中的空气。在各种实施方式中，由曲柄轴驱动的增压器(未示出)可压缩来自节流阀112的空气并且将经压缩的空气输送至进气歧管110。

废气门162可允许排气绕过涡轮机160-1，由此减小涡轮增压器的升压(进入空气的压缩量)。ecm114可经由升压致动器模块164控制涡轮增压器。升压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调制涡轮增压器的升压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由升压致动器模块164控制。该涡轮增压器可具有可变几何形状，该可变几何形状可由升压致动器模块164控制。

中间冷却器(未示出)可消散容纳在经压缩空气充量中的其中一些热量，该热量在压缩空气时产生。经压缩的空气充量也可已吸收了来自排气系统134的部件的热量。虽然出于说明起见单独地示出，但涡轮机160-1和压缩机160-2也可彼此附连，从而将进入空气布置成紧邻于热排气。

排气系统134可包括排放气体再循环(egr)阀170，该排放气体再循环阀将排放气体选择性地改向回至进气歧管110。egr阀170可位于涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。egr阀170可由egr致动器模块172控制。

发动机系统100可使用曲柄轴位置(ckp)传感器180来测量曲柄轴的位置。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ect)传感器182来测量。ect传感器182可位于发动机102内或者冷却剂循环的其它位置处、例如散热器(未示出)处。

进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(map)传感器184来测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空，该发动机真空是环境空气压力和进气歧管110内压力之间的差值。流入到进气歧管110中的空气的质量流速率可使用质量空气流(maf)传感器186来测量。在各种实施方式中，maf传感器186可位于壳体中，该壳体也包括节流阀112。

节流阀致动器模块116可使用一个或多个节流阀位置传感器(tps)190来监控节流阀112的位置。抽吸到发动机102中的空气的环境温度可使用进入空气温度(iat)传感器192来测量。ecm114使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决策。

ecm114可与变速器控制模块(tcm)194连通，以协调变速器(未示出)中的换挡。例如，ecm114可在档位切换期间减小发动机扭矩。ecm114可与混合控制模块(hcm)196连通，以协调发动机102和电动机198的操作。电动机198也可用作发电机，并且可用于产生用于由车辆的电气系统使用的和/或用于存储在电池中的电能。在各种实施方式中，ecm114、tcm194以及hcm196的各种功能可集成到一个或多个模块中。

现参照图2，maf传感器186的示例实施方式包括传感器壳体202，该传感器壳体限定空气流通道204、传感器元件206以及导流器208-218。空气流通道204具有入口220和出口222，并且包括第一部分224、第二部分226以及第三部分228。第一部分224具有第一纵向轴线230并且从空气流通道204的入口220延伸至第二部分226。第二部分226具有第二纵向轴线232，并且从第一部分224延伸至第三部分228。第三部分228具有第三纵向轴线234，并且从第二部分226延伸至空气流通道204的出口222。第二纵向轴线232垂直于第一纵向轴线230，而第三纵向轴线234垂直于第二纵向轴线232。第一纵向轴线、第二纵向轴线以及第三纵向轴线230、232和234可统称为空气流通道204的纵向中心。

空气通过空气流通道204的入口220进入空气流通道204，并且沿平行于第一纵向轴线230的第一方向236流过空气流通道204的第一部分224。随着空气从空气流通道204的第一部分224流至空气流通道204的第二部分226，空气流改变方向。空气沿平行于第二纵向轴线232的第二方向238流过空气流通道204的第二部分226。随着空气从空气流通道204的第二部分226流至空气流通道204的第三部分228，空气流再次改变方向。空气沿平行于第三纵向轴线234的第三方向240流过空气流通道204的第三部分228。

空气通过空气流通道204的出口222离开空气流通道204。如图2所示，空气离开空气流通道204的一部分沿延伸到纸页中的第四方向242流动。如图2所示，空气离开空气流通道204的剩余部分沿从纸页延伸出的第五方向244流动。空气流过空气流通道204所沿的第一方向、第二方向、第三方向、第四方向以及第五方向236-244可统称为通过空气流通道204的空气流的向前方向。

传感器元件206设置在空气流通道204的第一部分224中，并且产生指示流过传感器元件206的空气的质量流速率的信号。在图2中示出的一个示例中，传感器元件206包括导线246，该导线具有电阻，该导线随着导线246的温度升高而增大，反之亦然。当空气流过导线246时，导线246冷却，这会减小导线246的电阻，并且进而允许更多电流流过该导线246。因此，流过导线246的电流改变的量与流过导线246的空气的质量流速率成比例。

在各种实施方式(未示出)中，传感器元件206可包括附连于可变电阻器(例如，电位计)的弹簧加载空气叶片(例如，襟翼或门)。叶片与空气流成比例地移动。电压施加于电位计并且比例电压与叶片旋转的角度成比例地出现在电位计的输出端子上。出现在输出端子上的电压是指示流过叶片的空气的质量流速率的信号。

导流器208-218在传感器元件206下游设置在空气流通道204中，并且配置成抑制空气流沿反向方向流过空气流通道204，该反向方向与向前方向相反。导流器208-218包括第一导流器208、第二导流器210、第三导流器212、第四导流器214、第五导流器216以及第六导流器218。虽然质量流传感器186示作包括六个导流器，但质量流传感器186也可包括附加的或较少的导流器。例如，质量流传感器186可包括四个或五个导流器。

第一导流器和第二导流器208和210设置在空气流通道204的第二部分226中。第一导流器208从空气流通道204的第一内表面248延伸。第二导流器210从空气流通道204的第二内表面250延伸，该第二内表面与第一内表面248相对。第一导流器和第二导流器208和210沿着空气流通道204的第二纵向轴线232相对于彼此偏移。

第三导流器、第四导流器、第五导流器以及第六导流器212-218设置在空气流通道204的第三部分中。第三导流器和第五导流器212和216从空气流通道204的第三内表面252延伸。第四导流器和第六导流器214和218从空气流通道204的第四内表面254延伸，该第四内表面与第三内表面252相对。第三导流器和第五导流器212和216可称为第一组导流器，而第四导流器和第六导流器214和218可称为第二组导流器。第一组导流器和第二组导流器沿着空气流通道204的第三纵向轴线234相对于彼此偏移。

导流器208-218从空气流通道204的内表面248-254朝向空气流通道204的纵向中心并且朝向空气流通道204的出口222延伸。因此，导流器208沿向前方向成角度。导流器208-218的每个的下游侧258和内表面248-254的对应一侧之间的角度256可以在30度和45度之间，导流器208-218从该对应一侧延伸。在一个示例中，角度256等于45度。

现参照图3，导流器208-218的每个均具有附连于内表面248-254的对应一个的第一端部260、与第一端部260相对的第二端部262以及从第一端部260延伸至第二端部262的长度264。导流器208-218的每个的长度264朝向空气流通道204的出口222并且朝向空气流通道204的纵向中心延伸。导流器208-218的每个的长度264可在3.0毫米(mm)和5.8mm之间。

导流器208-218的每个的第二端部262的上游边缘266可如图所示导圆，以减小由导流器208-218所赋予的流限制。导流器208-218的每个具有厚度268，该厚度从空气流通道204的第一侧壁270延伸至空气流通道204的第二侧壁272，该第二侧壁与第一侧壁270相对。导流器208-218的每个的厚度268可以是大约1.0mm。

导流器208-218的定位、包括导流器208-218之间沿空气流的向前方向的交错或相对偏移在导流器208-218之间提供间隙，空气可流过该间隙。例如，第三导流器和第四导流器212和214之间的第一间隙274允许第三导流器和第四导流器212和214之间的空气流。第一间隙274的尺寸可以在2.0mm和2.2mm之间。此外，第二导流器210和第一内表面248之间的第二间隙276允许第二导流器210和第一内表面248之间的空气流。第二间隙276的尺寸可以在2.5mm和5.0mm之间。

在各种实施方式中，第三间隙278限定在限定第一内表面248和第三内表面252的壁之间。第三间隙278通过允许小部分空气沿向前方向流过空气流通道204以绕过其第三部分228来用作旁通通道。

导流器208-218的每个延伸所成的角度256以及导流器208-218的形状、尺寸以及定位允许空气沿向前方向流过空气流通道204，同时抑制空气流沿反向方向流过空气流通道204。进而，由maf传感器186测得的进入空气的质量流速率可比由其它maf传感器测得的进入空气质量流速率更精确且更可靠。因此，使用maf传感器186来测量进入空气的质量流速率可防止诸如熄火之类的发动机性能问题，并且可防止发动机损伤。

前文描述在本质上仅仅是说明性的并且绝不意图限制本公开、本公开的应用或用途。本公开的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应局限于此，因为在研读了附图、说明书以及以下权利要求书后、其它修改会变得显而易见。如本文所使用的，术语a、b以及c的至少一个应理解成意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑(a或b或c)，并且不应被理解成意指“a的至少一个、b的至少一个，以及c的至少一个)。应理解的是，方法内的一个或多个步骤可以不同的顺序(或同时)执行，而不会改变本公开的原理。

在本申请中，包括下文的定义，术语“模块”或术语“控制器”可由术语“电路”所替代。术语“模块”可指代、构成或包括：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合的模拟/数字离散电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享、专用或集群)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或集群)；提供所描述功能的其它合适硬件部件；或者上述的一些或所有的组合，例如片上系统。

该模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，接口电路可包括有线或无线接口，这些接口连接于局域网(lan)、因特网、广域网(wan)或其组合。本公开的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在又一示例中，服务器(也称为远程或云端)模块可替客户端模块实现一些功能。

上文所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指代程序、例程、功能、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包含单个处理器电路，该单个处理器电路执行来自多个模块的一些或所有代码。术语集群处理器电路包含处理器电路，该处理器电路与附加的处理器电路组合地执行来自一个或多个模块的一些或所有代码。对于多个处理器电路的参考包含在离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯部、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路包含单个存储器电路，该单个存储器电路存储来自多个模块的一些或所有代码。术语集群存储器电路包含存储器电路，该存储器电路与附加的存储器组合地存储来自一个或多个模块的一些或所有代码。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质并不包含通过介质(例如，在载波上)传播的瞬态电气或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可被认为是有形的和非瞬态的。非瞬态、有形计算机可读介质的非限制示例是非易失性存储器电路(例如，闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路，或掩模只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如，模拟或者数字磁带或硬盘驱动)，以及光存储介质(例如cd、dvd或蓝光光盘)。

本申请中描述的设备和方法可部分地或完全地由专用计算机实施，该专用计算机通过将通用计算机配置成执行嵌入在计算机程序中的一个或多个特定功能来产生。上文描述的功能块、流程部件以及其它元件用作软件规范，该软件规范可由技术人员或程序员的例行工作翻译成计算机程序。

计算机程序包括处理器可执行指令，这些处理器可执行指令存储在至少一个非瞬态的有形计算机可读介质上。计算机程序也可包括或依据所存储的数据。计算机程序可包含与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定装置相互作用的装置驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务器、后台应用等等。

计算机程序可包括：(i)待解析的描述性文本，例如html(超文本标记语言)或xml(可扩展标记语言)，(ii)组件代码，(iii)由编译器从源代码产生的目标代码，(iv)用于由解译器质性的源代码，(v)用于由即时编译器编译和执行的源代码等等。仅仅作为示例，源代码可使用来自语言的语法写入，包括c、c++、c#、objectivec、haskell、go、sql、r、lisp、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、html5、ada、asp(活动服务器页面)、php、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、lua，以及

权利要求中所述的元件都非旨在是在35u.s.c.§112(f)意义内的装置加功能元件，除非元件使用术语“用于....的装置”明确地阐述或者在使用术语“用于...的操作”或者“用于...的步骤”的方法权利要求的情形中。