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JP6208251B2 - Physical quantity measuring device - Google Patents

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JP6208251B2 JP2015546592A JP2015546592A JP6208251B2 JP 6208251 B2 JP6208251 B2 JP 6208251B2 JP 2015546592 A JP2015546592 A JP 2015546592A JP 2015546592 A JP2015546592 A JP 2015546592A JP 6208251 B2 JP6208251 B2 JP 6208251B2
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Description

本発明は、自動車の内燃機関の燃焼室に連結する吸気管に挿入される湿度センサを備えた物理量測定装置に関するものである。   The present invention relates to a physical quantity measuring apparatus including a humidity sensor inserted into an intake pipe connected to a combustion chamber of an internal combustion engine of an automobile.

自動車分野においては燃費、CO2、排気ガス(主に窒素酸化物(NOx)、粒子状物質(PM))規制は年々厳しくなっており、将来の内燃機関制御では規制達成のために新たな制御手法が数多く検討されている。その中で、各種制御に使用される物理量計測装置は多種多様となっている。特に、内燃機関の燃焼室に連結する吸気管の空気、温度、湿度、圧力等の物理量は、燃費、排ガス等に直接影響するため正確な測定が要求される。   In the automobile field, fuel efficiency, CO2, and exhaust gas (mainly nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM)) regulations are becoming stricter year by year, and a new control method for achieving the regulations in future internal combustion engine control Many have been studied. Among them, there are a wide variety of physical quantity measuring devices used for various controls. In particular, since physical quantities such as air, temperature, humidity, and pressure in an intake pipe connected to a combustion chamber of an internal combustion engine directly affect fuel consumption and exhaust gas, accurate measurement is required.

燃費、CO2、排気ガス規制は、欧州のNEDCに代表されるような走行サイクルに基づき算出され規定されるものである。将来規制では、規定値のみならず走行サイクル条件や車載診断システム(OBD)規制値も変更が実施される。   Fuel consumption, CO2, and exhaust gas regulations are calculated and defined based on a driving cycle represented by European NEDC. In future regulations, not only specified values but also driving cycle conditions and on-board diagnostic system (OBD) regulated values will be changed.

現在、吸気管内に挿入される物理量計測装置としては、質量流量、圧力、温度の計測が一般的に使用されているが上記を背景に、内燃機関制御で絶対湿度(空気中の水分量)を使用した制御が注目されている。   Currently, measurement of mass flow, pressure, and temperature is generally used as a physical quantity measurement device inserted into the intake pipe. Against this background, absolute humidity (the amount of moisture in the air) is controlled by internal combustion engine control. The control used is attracting attention.

空気中の水分は、内燃機関の燃焼制御では火炎伝播時間に影響するため、例えばガソリンエンジンでは燃焼効率が悪化する。または、ディーゼルエンジンにおいては、燃焼温度低下にともないPMの排出量増加などの影響が知られている。   Since moisture in the air affects the flame propagation time in the combustion control of the internal combustion engine, for example, in a gasoline engine, the combustion efficiency deteriorates. Or, in a diesel engine, an influence such as an increase in PM emission amount with a decrease in combustion temperature is known.

ここで絶対湿度とは、空気中に含まれる水分量(gグラム/kgキログラム)を示し、空気中の温度、相対湿度、圧力より算出することが可能である。一方、相対湿度は空気中の水分量の割合(%パーセント)を示す。   Here, the absolute humidity indicates the amount of water (g gram / kg kilogram) contained in the air, and can be calculated from the temperature, relative humidity, and pressure in the air. On the other hand, the relative humidity indicates the ratio (% percent) of the amount of moisture in the air.

前記述べたように温度、圧力センサは、古くから自動車分野で使用されているが、吸気管を流れる空気中の相対湿度センサとしてはあまり知られていない。   As described above, temperature and pressure sensors have been used in the automobile field for a long time, but are not well known as relative humidity sensors in the air flowing through the intake pipe.

現在自動車分野では、湿度センサが空気流量測定装置に一体で構成されたものが公知技術としてあげられる。(特許文献1乃至3参照。)
特許文献1および2の空気流量測定装置は、主空気通路(単に吸気管ともいう)を流れる空気を取込む副通路を備え、さらには副通路を流れる空気を取込む第2副通路を備える。副通路ないには空気流量を計測する発熱式抵抗体が配置され質量流量を検出する。また第2副通路内に配置された湿度センサで空気の相対湿度検出を行うものである。
Currently, in the automobile field, a humidity sensor integrated with an air flow rate measuring device is known as a known technique. (See Patent Documents 1 to 3.)
The air flow rate measuring devices of Patent Documents 1 and 2 include a sub-passage that takes in air flowing through a main air passage (also simply referred to as an intake pipe), and further includes a second sub-passage that takes in air flowing through the sub-passage. If there is no auxiliary passage, a heating resistor that measures the air flow rate is arranged to detect the mass flow rate. Further, the relative humidity of air is detected by a humidity sensor arranged in the second sub-passage.

特開2010−43883号公報JP 2010-43883 A 特開2012−163505号公報JP 2012-163505 A 特開2013−36892号公報JP 2013-36892 A

近年は、自動車分野において,車両基本性能に加えて,排ガス規制や安全性,快適性,利便性などを向上させるためにさまざまな技術的改良がなされている。そうした、技術改良においては多種多様なセンサが使用されている。そのため、センサとエンジンコントロールユニット(以下ECU)とを繋ぐワイヤハーネス数も増加し複雑化しておりコスト面およびエンジンルーム内のスペース面で課題を抱えている。   In recent years, in the automobile field, various technical improvements have been made to improve exhaust gas regulations, safety, comfort, convenience, etc. in addition to vehicle basic performance. In such technical improvements, a wide variety of sensors are used. Therefore, the number of wire harnesses connecting the sensor and the engine control unit (hereinafter referred to as ECU) is increased and complicated, and there are problems in terms of cost and space in the engine room.

このため、現在は複数のセンサや制御機器を一体化した物理量計測装置のニーズが高まっている。現在では吸気管内の物理量計測で使用される温度、流量センサを一体化した空気流量測定装置が一般的である。更には、特許文献1〜3参照の湿度センサや圧力センサを一体化した空気流量測定装置がある。   For this reason, nowadays, there is an increasing need for a physical quantity measuring device in which a plurality of sensors and control devices are integrated. At present, an air flow rate measuring device in which a temperature and a flow rate sensor used for measuring a physical quantity in an intake pipe are integrated is generally used. Furthermore, there is an air flow rate measuring device in which a humidity sensor and a pressure sensor described in Patent Documents 1 to 3 are integrated.

前記空気流量測定装置のように、内燃機関の燃焼室に連結する吸気管内で使用されるセンサにおいては、塵やダスト(以下汚損物とする)または水滴の付着防止や物理量の過渡的変化への追従(単に応答性能ともいう)などを考慮した一体化が必要となる。   In the sensor used in the intake pipe connected to the combustion chamber of the internal combustion engine, such as the air flow rate measuring device, the adhesion of dust, dust (hereinafter referred to as a pollutant) or water droplets is prevented, and the physical quantity is changed to a transient change. Integration is required in consideration of tracking (also simply referred to as response performance).

吸気管の最上流部(最下流部は燃焼室側とする)には大気中の空気を取込む際、空気中に含まれる汚損物または雨水の浸入を除去するためフィルターエレメントを備えたエアクリーナが配置される。しかし、フィルターエレメントによる汚損物や水滴の除去能力は完全ではなく一定量が吸気管内に侵入する。センサには、通常物理量を検出するためのセンサを空気中に暴露させ物理量を計測する。そのため、汚損物または水滴が検出素子に付着することで恒久的な性能劣化または一時的な出力異常が発生する。特に、自動車で使用されるセンサは数十年にも及ぶ動作時間を要求されるためその防止策は必須となる。   When the air in the atmosphere is taken into the most upstream part of the intake pipe (the most downstream part is the combustion chamber side), there is an air cleaner equipped with a filter element to remove the intrusion of contaminants or rainwater contained in the air. Be placed. However, the ability to remove dirt and water droplets by the filter element is not perfect, and a certain amount enters the intake pipe. The sensor usually exposes a sensor for detecting a physical quantity to the air and measures the physical quantity. Therefore, permanent performance deterioration or temporary output abnormality occurs due to the contamination or water droplets adhering to the detection element. In particular, since sensors used in automobiles are required to operate for several decades, a preventive measure is essential.

また、自動車走行中の加減速により、吸気管内の空気は過渡的に変化する。そのため、吸気管内の物理量計測に使用されるセンサはその過渡的変化に追従する必要がある。例えば、ガソリンエンジンに使用される空気流量測定装置は燃焼室に取込まれる空気の質量流量を測定し、その質量流量に基づき燃料噴射量が決められている。そのため、空気の過渡的変化時にセンサ出力の応答遅れが発生すると質量流量計測に誤差が生じ、燃費悪化につながる。   Further, the air in the intake pipe changes transiently due to acceleration / deceleration during traveling of the automobile. Therefore, the sensor used for measuring the physical quantity in the intake pipe needs to follow the transient change. For example, an air flow rate measuring device used in a gasoline engine measures a mass flow rate of air taken into a combustion chamber, and a fuel injection amount is determined based on the mass flow rate. For this reason, if a response delay of the sensor output occurs during a transient change in air, an error occurs in mass flow measurement, leading to deterioration in fuel consumption.

自動車分野で一般的に使用される空気流量測定装置では、前記環境条件を考慮するため主空気通路を迂回する副通路を備える。副通路内には、流量センサが配置されるが、汚損物や水滴が流量センサに付着するのを抑制する構造を備える。例えば、特許文献1および2記載のように、副通路の中に第2副通路を設けている。   An air flow rate measuring device generally used in the automobile field includes a sub-passage that bypasses the main air passage in order to take the environmental conditions into consideration. A flow rate sensor is disposed in the sub-passage, and has a structure that suppresses contamination and water droplets from adhering to the flow rate sensor. For example, as described in Patent Documents 1 and 2, the second sub-passage is provided in the sub-passage.

また、吸気管内空気の過渡的な変化に追従するために、副通路入口は吸気管の中央付近に配置可能なように筐体長さが設置される。理想的な空気流においては、吸気管中央が最も流速が早く安定した流れとなるため過渡的変化に追従し易くなる。一方、壁面付近は、壁面抵抗が発生しもっとも流速が遅くなる。   Further, in order to follow a transient change in the air in the intake pipe, the casing length is set so that the sub-passage inlet can be arranged near the center of the intake pipe. In an ideal air flow, the center of the intake pipe has the fastest flow rate and becomes a stable flow, so that it is easy to follow a transient change. On the other hand, in the vicinity of the wall surface, wall resistance is generated and the flow velocity becomes slowest.

つまり、複数のセンサをひとつの物理量測定装置に一体化する場合、第1に環境条件を考慮し、個々のセンサ性能を維持することが重要である。第2にそのセンサ性能を維持するための最適な搭載位置をひとつの筐体で実現する必要がある。   In other words, when integrating a plurality of sensors into a single physical quantity measuring device, it is important to first consider the environmental conditions and maintain the individual sensor performance. Secondly, it is necessary to realize an optimal mounting position for maintaining the sensor performance with a single housing.

ここで、特許文献1および2の湿度センサを一体化した空気流量測定装置は、主空気通路を迂回する副通路に流量センサ配置し、さらには副通路を迂回する第2副通路内に湿度センサが配置されている。この場合、第2副通路内に配置される湿度センサの応答性能は、副通路内に取込まれる流速に依存する。また、湿度センサに到達する空気は副通路および第2副通路の壁面抵抗をうけ流速が低下するため改善の余地が残る。   Here, in the air flow rate measuring device in which the humidity sensors of Patent Documents 1 and 2 are integrated, the flow rate sensor is disposed in the sub-passage that bypasses the main air passage, and further, the humidity sensor is located in the second sub-passage that bypasses the sub-passage. Is arranged. In this case, the response performance of the humidity sensor arranged in the second sub-passage depends on the flow velocity taken into the sub-passage. In addition, since the air reaching the humidity sensor is subjected to the wall resistance of the sub-passage and the second sub-passage and the flow velocity is reduced, there remains room for improvement.

一方、特許文献3の空気流量測定装置は、筐体の外壁から主空気通路に露出して湿度センサを備える。前記湿度センサは、空気流量測定装置の筐体を樹脂成形する際に樹脂モールドされて筐体に一体化している。この場合、吸気管内の空気と共に飛来する汚損物や水滴に湿度センサが直接暴露されることとなる。湿度センサに汚損物が付着した場合は、長期的な特性ずれが発生するリスクを伴う。一方、水滴が付着した場合は、結露状態となり湿度センサが飽和状態となり湿度検出として一定期間所望の値を得られないおそれがある。   On the other hand, the air flow rate measuring device of Patent Document 3 is provided with a humidity sensor exposed from the outer wall of the housing to the main air passage. The humidity sensor is resin-molded and integrated with the casing when the casing of the air flow rate measuring device is resin-molded. In this case, the humidity sensor is directly exposed to dirt and water droplets flying with the air in the intake pipe. When soiled substances adhere to the humidity sensor, there is a risk that a long-term characteristic shift will occur. On the other hand, when a water droplet adheres, the dew condensation state occurs, the humidity sensor becomes saturated, and a desired value may not be obtained for a certain period of time as humidity detection.

本発明の目的は、複数の物理量センサを一体化しても応答性を維持しつつ耐環境性能を維持した物理量計測装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a physical quantity measuring device that maintains environmental resistance while maintaining responsiveness even if a plurality of physical quantity sensors are integrated.

本発明では湿度センサを一体化させる際に上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。   In the present invention, in order to solve the above problems when integrating the humidity sensor, for example, the configuration described in the claims is adopted.

具体的には、吸気管に支持固定されるフランジと、前記フランジと樹脂で一体成形され吸気管内部に挿入される筐体部と、前記筐体部を構成するハウジングおよびカバーと、を備え、内燃機関の燃焼室に連結され吸気管内部の主空気通路を流れる空気の物理量を測定するセンサを少なくとも一つ以上備えた物理量測定装置において、前記筐体部または前記フランジ部に設けられ主空気通路の空気を迂回させる少なくとも一つの副通路または主空気通路と連結する導入孔と、前記筐体部に前記副通路または導入孔とは構造的に分離された第2副通路と、有し、前記副通路内もしくは導入孔内に空気の物理量を検出するセンサを備え、前記第2副通路内部に空気の湿度を測定する湿度センサを備えたことを特徴とする。   Specifically, a flange that is supported and fixed to the intake pipe, a housing part that is integrally formed with the flange and resin and inserted into the intake pipe, and a housing and a cover that constitute the housing part, In a physical quantity measuring device including at least one sensor connected to a combustion chamber of an internal combustion engine and measuring a physical quantity of air flowing through a main air passage inside an intake pipe, the main air passage is provided in the casing portion or the flange portion. An introduction hole connected to at least one sub-passage or main air passage for bypassing the air, and a second sub-passage that is structurally separated from the sub-passage or introduction hole in the housing portion, A sensor for detecting a physical quantity of air is provided in the sub-passage or the introduction hole, and a humidity sensor for measuring the humidity of the air is provided in the second sub-passage.

本発明によれば、複数の物理量センサを一体化しても応答性を維持しつつ耐環境性能を維持した物理量計測装置を提供することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it integrates several physical quantity sensors, it becomes possible to provide the physical quantity measuring device which maintained environmental resistance performance, maintaining responsiveness.

湿度センサを備えた物理量測定装置の実施例1を示した図である。It is the figure which showed Example 1 of the physical quantity measuring apparatus provided with the humidity sensor. 湿度センサを備えた物理量測定装置内部構成を示す例である。It is an example which shows the physical quantity measuring device internal structure provided with the humidity sensor. 図2における物理量測定装置の正面図である。FIG. 3 is a front view of the physical quantity measuring device in FIG. 2. 図2における回路パッケージを示した図である。It is the figure which showed the circuit package in FIG. 図2における第2副通路内部構成(横断面)を示した図である。It is the figure which showed the 2nd sub channel | path internal structure (cross section) in FIG. 湿度センサを備えた物理量装置の実施例2を示した側面図(断面)である。It is the side view (cross section) which showed Example 2 of the physical quantity apparatus provided with the humidity sensor. 図6における物理量測定装置の正面図(断面図)である。It is a front view (sectional drawing) of the physical quantity measuring device in FIG. 湿度センサを備えた物理量装置の実施例3を示した側面図(断面図)である。It is the side view (sectional view) which showed Example 3 of the physical quantity apparatus provided with the humidity sensor.

以下、実施例について図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

本実施例では、物理量測定装置として空気流量測定装置を例に挙げ説明する。   In this embodiment, an air flow rate measuring device will be described as an example of the physical quantity measuring device.

図1〜図5は、湿度センサを備えた空気流量測定装置の構成例を示す。内燃機関で使用される空気流量測定装置は、通常エアクリーナ下流部に配置される。そして、エアクリーナに連結される吸気管または専用ダクト106に挿入される。   1 to 5 show an example of the configuration of an air flow rate measuring device provided with a humidity sensor. An air flow rate measuring device used in an internal combustion engine is usually arranged at a downstream portion of an air cleaner. And it inserts in the intake pipe or exclusive duct 106 connected with an air cleaner.

ここでエアクリーナとは、空気中の塵・ダスト等を濾過するフィルターエレメントを有し、清浄な空気を吸気管内へ取込むために内燃機関に連結される吸気管の最上流部に設置される。空気流量測定装置は、回路パッケージ(または回路基板)400等を備える筐体部が吸気管または専用ダクト106の開口部に挿入され筐体部とともに樹脂成形されるフランジ部101がねじ(図には記載していない)にて締付固定される。また、ゴム材料で成形されたシール材104を設けることで、吸気管ダクトまたは専用ダクト106内からの流体の漏れおよび外部環境からの塵、ダスト等の進入を防止する。   Here, the air cleaner has a filter element for filtering dust, dust and the like in the air, and is installed at the most upstream portion of the intake pipe connected to the internal combustion engine in order to take clean air into the intake pipe. In the air flow rate measuring apparatus, a casing portion including a circuit package (or circuit board) 400 or the like is inserted into an opening of an intake pipe or a dedicated duct 106, and a flange portion 101 that is resin-molded together with the casing portion is a screw (in the drawing, (Not shown). Further, by providing the sealing material 104 formed of a rubber material, leakage of fluid from the intake pipe duct or the dedicated duct 106 and entry of dust, dust and the like from the external environment are prevented.

空気流量測定装置は、ハウジング102とカバー103a、103bとで構成される筐体と、ハウジング102とカバー103a、103bの内壁形状で構成される副通路300と、前記副通路300とは独立した第2副通路200と、前記筐体内に配置される回路パッケージ400と、前記副通路300内に空気流量を計測する流量センサ401と、前記第2副通路200内に空気の湿度を計測する湿度センサ402を備える。   The air flow rate measuring device includes a housing constituted by a housing 102 and covers 103a and 103b, a sub-passage 300 constituted by an inner wall shape of the housing 102 and covers 103a and 103b, and a sub-passage 300 independent of the sub-passage 300. Two sub-passages 200, a circuit package 400 disposed in the housing, a flow rate sensor 401 for measuring the air flow rate in the sub-passage 300, and a humidity sensor for measuring the humidity of air in the second sub-passage 200. 402.

樹脂材料で成形されるハウジング102は、金属部材で形成されたコネクタターミナル105と、ECU側のコネクタと機械的に接続されるコネクタ100形状を備える。コネクタターミナル105は、ハウジング102の樹脂成形時にインサート成形され、コネクタターミナル105は回路パッケージ400のリードフレーム403に溶接され電気的に接続される。一方、コネクタターミナル105の先端部は、車両側のECUとハーネスを介して電気的に接続される。   A housing 102 formed of a resin material includes a connector terminal 105 formed of a metal member and a shape of a connector 100 that is mechanically connected to a connector on the ECU side. The connector terminal 105 is insert-molded at the time of resin molding of the housing 102, and the connector terminal 105 is welded and electrically connected to the lead frame 403 of the circuit package 400. On the other hand, the tip of the connector terminal 105 is electrically connected to the vehicle ECU via a harness.

樹脂材料で成形されるカバー103a、104bは、ハウジング102内に配置される回路パッケージ400、湿度センサ402、流量センサ401、リードフレーム403、コネクタターミナル105等を保護するためハウジング102の外周に設けられた溝形状に勘合され、接着固定される。   Covers 103a and 104b formed of a resin material are provided on the outer periphery of the housing 102 to protect the circuit package 400, the humidity sensor 402, the flow sensor 401, the lead frame 403, the connector terminal 105, and the like disposed in the housing 102. It is fitted into the groove shape and fixed by adhesion.

回路パッケージ400としては、電子部品をはんだ等で搭載するセラミック基板やプリント基板などがあるが、本例では半導体パッケージとして知られるリードフレーム403上に、電子部品を搭載しエポキシ樹脂で封士したものをさす。   The circuit package 400 includes a ceramic substrate or a printed circuit board on which electronic components are mounted with solder or the like. In this example, an electronic component is mounted on a lead frame 403 known as a semiconductor package and sealed with an epoxy resin. Point.

ハウジング102とカバー103a、103bとで形成される副通路300および第2副通路200は、主空気通路301を流れる空気(以下主空気という)を迂回させ、主空気とともに飛来する汚損物または水滴等が流量センサ401および湿度センサ402に直接付着することを抑制する役割をもつ。また同時に、副通路300内に迂回される空気は整流効果が得られ、空気の乱れを抑制する効果を果たし安定した物理量計測が可能となる。さらには、副通路300および第2副通路200はそれぞれ独立して形成され、それぞれ主空気を直接取込む構造となる。   The sub-passage 300 and the second sub-passage 200 formed by the housing 102 and the covers 103a and 103b bypass the air flowing through the main air passage 301 (hereinafter referred to as main air), and fouling substances or water droplets flying along with the main air. Has a role of suppressing direct adhesion to the flow sensor 401 and the humidity sensor 402. At the same time, the air bypassed into the sub-passage 300 has a rectifying effect, and has the effect of suppressing the turbulence of the air, enabling stable physical quantity measurement. Furthermore, the sub-passage 300 and the second sub-passage 200 are formed independently of each other, and each has a structure for directly taking in the main air.

これにより、副通路300、第2副通路200には内部にそれぞれ流量センサ401および湿度センサ402が独立して配置することが出来るため、それぞれのセンサに適した通路構造とすることができ、互いのセンサの性能に影響を与えることなく、性能確保および一体化が容易となる。   Thereby, since the flow sensor 401 and the humidity sensor 402 can be independently arranged in the sub passage 300 and the second sub passage 200, respectively, a passage structure suitable for each sensor can be obtained. The performance can be easily secured and integrated without affecting the performance of the sensor.

一般的に、空気中の物理量である流量および湿度は、過渡的に変化する時間(以下応答時定数という)はそれぞれ異なる。空気流量の応答時定数が数ミリ秒に対し、湿度の応答時定数は数秒である。湿度変化は、温度および圧力変化に依存するが、おもに温度の応答時定数によるものである。理想的な吸気管内の主空気流れは、中心付近が最も流速が早く壁面に近づくほど流速が低下する分布をもつ。そのため、流量センサ400が配置される副通路300を、主空気通路301内の流速分布で流速がもっとも速い箇所となる主空気通路中心10付近に配置することで、主空気の過渡的変化に追従し易くなる。一方、応答時定数の遅い湿度センサ402が配置される第2副通路200は、比較的流速の遅い箇所となる主空気通路中心10とフランジ101との間となる空気量測定装置の筐体部に形成可能である。
さらには、主空気通路を飛来する汚損物または水滴付着を抑制する副通路構造とすることで耐環境性能を維持することが可能となる。
In general, the flow rate and humidity, which are physical quantities in the air, have different transition times (hereinafter referred to as response time constants). The response time constant of air flow is several milliseconds, whereas the response time constant of humidity is several seconds. Humidity changes depend on temperature and pressure changes, but are mainly due to temperature response time constants. The ideal main air flow in the intake pipe has a distribution in which the flow velocity decreases as the velocity near the center is the fastest and approaches the wall surface. Therefore, the auxiliary passage 300 in which the flow sensor 400 is disposed is arranged near the center 10 of the main air passage where the flow velocity distribution in the main air passage 301 is the fastest, thereby following the transient change of the main air. It becomes easy to do. On the other hand, the second sub-passage 200 in which the humidity sensor 402 with a slow response time constant is arranged is a housing portion of the air amount measuring device between the main air passage center 10 and the flange 101, which is a relatively slow flow rate. Can be formed.
Furthermore, environmental resistance performance can be maintained by adopting a sub-passage structure that suppresses fouling substances or water droplets flying in the main air passage.

図1〜図5をもちいて第2副通路の詳細について説明する。   Details of the second sub-passage will be described with reference to FIGS.

湿度センサ402が配置される第2副通路200は主空気を迂回させるため入口201と出口202を有しており、入口201はハウジング102の一部に形成され、主空気通路300の上流側に配置される。一方、出口202は、空気流量測定装置の側壁となるカバー103aに形成され、主空気通路300の下流側に配置される。また、入口201は、主空気流れ11に対して垂直方向に開口している。   The second sub-passage 200 in which the humidity sensor 402 is disposed has an inlet 201 and an outlet 202 for bypassing the main air. The inlet 201 is formed in a part of the housing 102 and is upstream of the main air passage 300. Be placed. On the other hand, the outlet 202 is formed in the cover 103 a serving as a side wall of the air flow measuring device, and is disposed on the downstream side of the main air passage 300. In addition, the inlet 201 opens in a direction perpendicular to the main air flow 11.

これにより、空気流れで発生する動圧で主空気を第2副通路200内に取込むことが可能となり、応答性を向上させることができる。   Thereby, the main air can be taken into the second sub-passage 200 by the dynamic pressure generated by the air flow, and the responsiveness can be improved.

さらには、入口201はハウジング102で形成される傾斜部203を備え、出口202は主空気流れ11に対して入口201とは垂直方向にオフセットした位置に配置され、第2副通路200は少なくともひとつの曲がり部を有している。   Furthermore, the inlet 201 is provided with an inclined portion 203 formed by the housing 102, the outlet 202 is disposed at a position that is vertically offset from the inlet 201 with respect to the main air flow 11, and at least one second sub-passage 200 is provided. It has a bent part.

これにより、主空気通路11内を飛来する汚損物および水滴が入口201の壁面に衝突するため直接第2副通路200内部へ侵入するのを抑制することができ、湿度センサ402の耐環境性能を向上させることができる。   As a result, the contaminants and water droplets flying in the main air passage 11 collide with the wall surface of the inlet 201 and thus can be prevented from directly entering the second sub-passage 200, and the environmental resistance performance of the humidity sensor 402 can be reduced. Can be improved.

一方、前記出口202の開口面積は、入口201の開口面積よりも大きく設定されている。これにより、出口202部の開口面積に依存して入口―出口部間の圧力差が変化し、湿度センサ402の応答性能を調整することが可能となる。さらには、カバー103aは、ハウジング102よりも構造形状が簡単なため構造変更にともなるコスト影響を極力抑制することができる。   On the other hand, the opening area of the outlet 202 is set larger than the opening area of the inlet 201. As a result, the pressure difference between the inlet and the outlet changes depending on the opening area of the outlet 202, and the response performance of the humidity sensor 402 can be adjusted. Furthermore, since the cover 103a has a simpler structural shape than the housing 102, it is possible to suppress as much as possible the cost impact associated with the structural change.

実施例1では、湿度センサを備えた物理量測定装置として空気流量測定装置の例を示した。本実施例2では、物理量測定装置として吸気管内の圧力を測定する圧力測定装置に湿度センサを一体化させた例を示す。   In Example 1, the example of the air flow measuring device was shown as a physical quantity measuring device provided with the humidity sensor. In the second embodiment, an example in which a humidity sensor is integrated with a pressure measuring device that measures the pressure in an intake pipe as a physical quantity measuring device will be described.

図6は、実施例1で示した同形状の湿度センサ402が配置される第2副通路200を有した圧力測定装置の構成例である。   FIG. 6 is a configuration example of a pressure measuring apparatus having the second sub passage 200 in which the humidity sensor 402 having the same shape shown in the first embodiment is disposed.

図6〜図7の湿度センサを備えた圧力測定装置のうち、既に説明した図1〜図5に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   Among the pressure measuring devices provided with the humidity sensors of FIGS. 6 to 7, the description will be made with respect to the components having the same functions and the same reference numerals shown in FIGS. Omitted.

実施例2の圧力測定装置は、吸気管または専用ダクト106に挿入され、支持されるフランジ101を有し、フランジ101部に電子部品を搭載する回路基板500が回路室503に配置され、圧力センサ502が回路基板500裏面に実装される。回路基板500とコネクタターミナル105はアルミワイヤ501により接続され、ECUとの電気的接続を可能にしている。図7に示すように圧力センサ502は、フランジ102部に形成される主空気通路301に連結する導入孔504内部に配置され、主空気通路301内部の圧力測定を可能にしている。導入孔504は1つの開口部を有し、開口部は筐体部を挿入する吸気管の内壁部に位置しており。圧力センサ502は、主空気通路内の静圧(ここで静圧とは空気が静止状態で働く圧力をいう)を計測するため極力流速変化を伴わない位置に導入孔が配置するのが好ましい。そのため、本実施例の構成とすることで、主空気流れの影響を受けず安定した静圧計測可能としている。同時に、主空気とともに飛来してくる汚損物および水滴が副通路内に侵入しづらい構成となる。   The pressure measuring apparatus according to the second embodiment includes a flange 101 that is inserted into and supported by an intake pipe or a dedicated duct 106, and a circuit board 500 on which electronic components are mounted on the flange 101 is disposed in a circuit chamber 503. 502 is mounted on the back surface of the circuit board 500. The circuit board 500 and the connector terminal 105 are connected by an aluminum wire 501 and can be electrically connected to the ECU. As shown in FIG. 7, the pressure sensor 502 is arranged inside the introduction hole 504 connected to the main air passage 301 formed in the flange 102 portion, and enables pressure measurement inside the main air passage 301. The introduction hole 504 has one opening, and the opening is located on the inner wall of the intake pipe into which the housing is inserted. The pressure sensor 502 is preferably provided with an introduction hole at a position that does not change the flow velocity as much as possible in order to measure the static pressure in the main air passage (here, the static pressure is the pressure at which the air works in a stationary state). Therefore, by adopting the configuration of the present embodiment, stable static pressure measurement is possible without being affected by the main air flow. At the same time, the configuration is such that dirt and water droplets flying along with the main air are difficult to enter the sub-passage.

実施例1同様に、導入孔504は第2副通路200と独立して形成され、それぞれ圧力センサ502および湿度センサ402の性能(応答性や計測安定性)や耐環境性能を考慮した場所に配置される。これにより、各センサの性能確保および一体化が容易となる。   As in the first embodiment, the introduction hole 504 is formed independently of the second sub-passage 200, and is disposed at a location that considers the performance (responsiveness and measurement stability) and environmental resistance performance of the pressure sensor 502 and the humidity sensor 402, respectively. Is done. Thereby, it becomes easy to secure and integrate the performance of each sensor.

実施例1または2では、流量センサ401または圧力センサ502など少なくともひとつの物理量センサと湿度センサ402を一体化した物理量測定装置の例を示した。   In the first or second embodiment, an example of a physical quantity measuring device in which at least one physical quantity sensor such as the flow sensor 401 or the pressure sensor 502 and the humidity sensor 402 are integrated is shown.

本実施例3では、流量センサ401、圧力センサ502、湿度センサ402を一体化した物理量測定装置の例を図8に示す。   In the third embodiment, an example of a physical quantity measuring apparatus in which a flow sensor 401, a pressure sensor 502, and a humidity sensor 402 are integrated is shown in FIG.

図8は、実施例1および2で示した同形状の湿度センサ402が配置される第2副通路200と、流量センサ401が配置される副通路300と、圧力センサ502が配置される導入孔504がそれぞれ独立して形成され、主空気通路301の空気を取込むまたは連結した構成をとり、3種類のセンサを一体化した物理量測定装置の構成例である。   FIG. 8 shows the second sub-passage 200 in which the humidity sensor 402 having the same shape shown in the first and second embodiments is arranged, the sub-passage 300 in which the flow sensor 401 is arranged, and the introduction hole in which the pressure sensor 502 is arranged. 504 is a configuration example of a physical quantity measuring apparatus in which 504 is formed independently and takes in or connects the air in the main air passage 301 and integrates three types of sensors.

図8の湿度センサ402、流量センサ401、圧力センサ502を備えた物理量測定装置のうち、既に説明した図1〜図7に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。   Among the physical quantity measuring devices provided with the humidity sensor 402, the flow sensor 401, and the pressure sensor 502 in FIG. 8, the same reference numerals as those shown in FIGS. The description of the portion is omitted.

これまで述べてきたように、各物理量センサを配置する副通路をそれぞれ独立させることでセンサ性能確保および一体化が容易となる。複数の物理量センサ一体化することで部品点数やコスト低減など前に述べた通り今後ニーズが高い物理量測定装置となる。   As described so far, the sensor performance can be secured and integrated easily by making the sub-paths in which the respective physical quantity sensors are arranged independent of each other. By integrating a plurality of physical quantity sensors, it will become a physical quantity measuring apparatus with high needs in the future as described above, such as the number of parts and cost reduction.

10 主空気通路中心
11 主空気通路流れ方向
100 コネクタ
101 フランジ
102 ハウジング
103a カバー
103b カバー
104 シール材
105 コネクタターミナル
106 吸気管(または専用ダクト)
200 第2副通路
201 第2副通路 入口
202 第2副通路 出口
203 第2副通路 傾斜部
300 副通路
301 主空気通路
400 回路パッケージ
401 流量センサ
402 湿度センサ
403 リードフレーム
500 回路基板
501 アルミワイヤ
502 圧力センサ
503 回路室
504 導入孔
10 Main air passage center 11 Main air passage flow direction 100 Connector 101 Flange 102 Housing 103a Cover 103b Cover 104 Sealing material 105 Connector terminal 106 Intake pipe (or dedicated duct)
200 second sub-passage 201 second sub-passage inlet 202 second sub-passage outlet 203 second sub-passage inclined portion 300 sub-passage 301 main air passage 400 circuit package 401 flow sensor 402 humidity sensor 403 lead frame 500 circuit board 501 aluminum wire 502 Pressure sensor 503 Circuit chamber 504 Introduction hole

Claims (4)

吸気管に支持固定されるフランジと、前記フランジと樹脂で一体成形され吸気管内部に挿入される筐体部と、前記筐体部を構成するハウジングおよびカバーと、を備え、内燃機関の燃焼室に連結され吸気管内部の主空気通路を流れる空気の物理量を測定するセンサを少なくとも一つ以上備えた物理量測定装置において、
前記筐体部または前記フランジ部に設けられ主空気通路の空気を迂回させる少なくとも一つの副通路または主空気通路と連結する導入孔と、
前記筐体部に前記副通路または導入孔とは構造的に分離された第2副通路と、有し、
前記副通路内もしくは導入孔内に空気の物理量を検出するセンサを備え、
前記第2副通路は、前記フランジと主空気通路中心との間に設けられ、
前記第2副通路内部に空気の湿度を測定する湿度センサを備え
前記第2副通路の入口は、前記主空気通路内の空気流れに対して垂直方向に開口し、
前記第2副通路の出口は、主空気流れ方向に対して平行に開口し、前記主空気通路内の空気流れの下流側のカバー側壁に形成され、前記主空気通路内の空気流れに対して前記入口から垂直方向にオフセットした位置に配置されることを特徴とする物理量測定装置。
A combustion chamber of an internal combustion engine, comprising: a flange supported and fixed to the intake pipe; a housing part integrally formed with the flange and resin; and a housing and a cover constituting the housing part. In the physical quantity measuring device provided with at least one sensor that measures the physical quantity of the air that is connected to the main air passage inside the intake pipe,
An introduction hole connected to at least one sub-passage or main air passage provided in the housing part or the flange part to bypass the air in the main air passage;
A second sub-passage that is structurally separated from the sub-passage or the introduction hole in the housing portion;
A sensor for detecting a physical quantity of air in the auxiliary passage or in the introduction hole;
The second sub-passage is provided between the flange and the main air passage center,
A humidity sensor for measuring the humidity of air inside the second sub-passage ;
The inlet of the second sub-passage opens in a direction perpendicular to the air flow in the main air passage;
The outlet of the second sub passage opens parallel to the main air flow direction, is formed on a cover side wall on the downstream side of the air flow in the main air passage, and the air flow in the main air passage is The physical quantity measuring device is arranged at a position offset in a vertical direction from the entrance .
請求項1に記載の物理量測定装置において、
前記第2副通路の入口は、主空気流れ上流部に配置され、かつ、傾斜部を有し、
前記傾斜部は、前記ハウジングおよび前記カバーで構成される筐体部に形成されることを特徴とする物理量測定装置。
The physical quantity measuring device according to claim 1 ,
Entrance mouth of the second sub passage is arranged in the main air flow upstream section, and has an inclined portion,
The physical quantity measuring device according to claim 1, wherein the inclined portion is formed in a housing portion including the housing and the cover.
請求項に記載の物理量測定装置において、
前記第2副通路は、少なくとも一つ以上の曲がり部を有することを特徴とする物理量測定装置。
The physical quantity measuring device according to claim 1 ,
The physical quantity measuring device, wherein the second sub-passage has at least one bent portion.
請求項1に記載の物理量測定装置において、
前記出口の開口部の開口面積は、前記口の開口部の開口面積よりも大きいことを特徴とする物理量測定装置。
The physical quantity measuring device according to claim 1 ,
Area of the opening of the output port, the physical quantity measuring device being larger than the opening area of the opening of the inlet mouth.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6766620B2 (en) 2016-12-02 2020-10-14 株式会社デンソー Physical quantity measuring device, abnormality detection device, and abnormality detection method
JP6760253B2 (en) 2017-07-24 2020-09-23 株式会社デンソー Physical quantity measuring device and manufacturing method of physical quantity measuring device
JP7065207B2 (en) * 2018-12-05 2022-05-11 日立Astemo株式会社 Physical quantity measuring device
WO2020250871A1 (en) * 2019-06-13 2020-12-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 Physical quantity detection device
JP2021039026A (en) 2019-09-04 2021-03-11 株式会社デンソー Aur flowrate measuring device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58160817A (en) * 1982-03-18 1983-09-24 Japan Electronic Control Syst Co Ltd Hot wire type manifold flowmeter
JP3602762B2 (en) * 1999-12-28 2004-12-15 株式会社日立ユニシアオートモティブ Flow measurement device
JP3848934B2 (en) * 2003-05-16 2006-11-22 三菱電機株式会社 Air flow measurement device
JP4929333B2 (en) * 2009-09-30 2012-05-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Sensor structure
JP5396410B2 (en) * 2011-02-09 2014-01-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 Sensor structure

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