熱式流量計的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及熱式流量計。
【背景技術】
[0002]計測氣體的流量的熱式流量計包括用于計測流量的流量檢測部，通過在上述流量檢測部與作為計測對象的上述氣體之間進行熱傳遞，對上述氣體的流量進行計測。熱式流量計所計測的流量作為各種裝置的重要的控制參數(shù)被廣泛地使用。熱式流量計的特征為，與其它方式的流量計相比，能夠以相對較高的精度進行氣體的流量例如質量流量的計測。
[0003]但是還期望有氣體流量的計測精度的進一步提高。例如，在裝載有內燃機的車輛中，節(jié)省燃料的期望和排出氣體凈化的期望非常高。為了響應這些期望，要求以高的精度計測作為內燃機的主要參數(shù)的吸入空氣量。計測被導入內燃機的吸入空氣量的熱式流量計包括將吸入空氣量的一部分取入的副通路和配置在上述副通路的流量檢測部，上述流量檢測部通過與被計測氣體之間進行熱傳遞，對在上述副通路流動的被計測氣體的狀態(tài)進行計測，輸出表示被導入上述內燃機的吸入空氣量的電信號。這樣的技術例如在日本特開2011-252796號公開公報(專利文獻I)中被公開。
[0004]在專利文獻I中公開有計測被導入內燃機的吸入空氣量的熱式流量計的技術。該公報的熱式流量計具有如下結構:包括將吸入空氣量的一部分取入的副通路和配置在上述副通路的流量檢測部，上述流量檢測部通過在與被計測氣體之間進行熱傳遞，對在上述副通路流動的被計測氣體的狀態(tài)進行計測，輸出表示被導入上述內燃機的吸入空氣量的電信號。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2011-252796號公報

【發(fā)明內容】

[0008]發(fā)明所要解決的技術課題
[0009]熱式流量計以流量檢測部在副通路內露出的方式配置，在吸入空氣中含有的油霧、碳等污染物附著于流量檢測部的情況下，存在流量檢測部的熱容量發(fā)生變化、流量的檢測精度惡化的問題。
[0010]本發(fā)明鑒于上述問題而提出，其目的在于，提供能夠防止污染物向流量檢測部的附著的熱式流量計。
[0011]用于解決技術課題的技術方案
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明的熱式流量計包括:用于流動從主通路取入的被計測氣體的副通路；和通過在與在該副通路中流動的被計測氣體之間經(jīng)熱傳遞面進行熱傳遞而計測上述被計測氣體的流量的流量檢測部，該熱式流量計的特征在于:上述流量檢測部設置成，在上述副通路內在沿上述被計測氣體的流動方向配置的安裝上述流量檢測部的支承體表面露出，該支承體表面以包圍上述流量檢測部的周圍的方式形成有臺階部，被上述臺階部包圍的內側區(qū)域比上述臺階部的外側區(qū)域突出。
[0013]發(fā)明效果
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得高計測精度的熱式流量計。另外，上述以外的課題、結構和效果通過以下的實施方式的說明能夠明確。
【附圖說明】
[0015]圖1是在內燃機控制系統(tǒng)中使用本發(fā)明的熱式流量計的一個實施例的系統(tǒng)圖。
[0016]圖2是表示熱式流量計的外觀的圖，圖2(A)是左側面圖，圖2(B)是正面圖。
[0017]圖3是表示熱式流量計的外觀的圖，圖3(A)是右側面圖，圖3(B)是背面圖。
[0018]圖4是表示熱式流量計的外觀的圖，圖4(A)是平面圖，圖4(B)是下表面圖。
[0019]圖5是表示熱式流量計的殼體的圖，圖5 (A)是殼體的左側面圖，圖5 (B)是殼體的正面圖。
[0020]圖6是表示熱式流量計的殼體的圖，圖6 (A)是殼體的右側面圖，圖6 (B)是殼體的背面圖。
[0021]圖7是表示配置在副通路的流路面的狀態(tài)的部分放大圖，是圖6 (B)的A-A截面圖。
[0022]圖8是表示正面蓋部件的外觀的圖，圖8(A)是左側面圖，圖8(B)是正面圖，圖8(C)是平面圖。
[0023]圖9是背面蓋部件304的外觀的圖，圖9 (A)是左側面圖，圖9 (B)是正面圖，圖9 (C)
是平面圖。
[0024]圖10是電路封裝件的外觀圖，圖10(A)是左側面圖，圖10⑶是正面圖，圖10(C)
是背面圖。
[0025]圖11是電路封裝件的主要部分放大圖，圖11 (A)是左側面圖，圖11⑶是正面圖，圖1l(C)是圖11⑶的D-D截面圖。
[0026]圖12是表示本發(fā)明的其它實施例的圖。
[0027]圖13是表示本發(fā)明的其它實施例的圖。
[0028]圖14是表示本發(fā)明的其它實施例的圖。
[0029]圖15是表示本發(fā)明的其它實施例的圖。
[0030]圖16是其它實施例的電路封裝件的主要部分放大圖，圖16(A)是左側面圖，圖16(B)是正面圖，圖16(C)是圖16(A)的E-E截面圖。
[0031]圖17是圖10的C-C截面圖，是說明隔膜和隔膜內部的連接空隙與開口的連通路徑的說明圖。
[0032]圖18是表示第一樹脂模塑工序后的電路封裝件的狀態(tài)的圖。
[0033]圖19是表示電路封裝件的生產(chǎn)工序的圖。
[0034]圖20是表示熱式流量計的生產(chǎn)工序的圖。
[0035]圖21是表示熱式流量計的流量檢測電路的電路圖。
[0036]圖22是說明流量檢測電路的流量檢測部的說明圖。
【具體實施方式】
[0037]以下說明的用于實施發(fā)明的實施方式(以下記作實施例)，能夠解決作為實際的產(chǎn)品被期望解決的各種課題，特別是能夠解決為了作為計測車輛的吸入空氣量的計測裝置使用而被期望解決的各種課題，能夠獲得各種效果。下述實施例所解決的各種課題中的一個課題為上述的發(fā)明要解決的課題一欄中記載的內容，此外，下述實施例獲得的各種效果中的一個效果為發(fā)明效果一欄中記載的效果。關于下述實施例解決的各種課題，進一步，關于通過下述實施例獲得的各種效果，在下述實施例的說明中進行闡述。因此，在下述實施例中說明的、實施例所解決的課題和效果中，對發(fā)明要解決的課題一欄和發(fā)明效果一欄的內容以外的內容也有所記載。
[0038]在以下的實施例中，對于相同的附圖標記來說，即使圖的編號不同也表示相同的結構，獲得相同的作用效果。對已經(jīng)說明的結構，有僅在圖中標注附圖標記而省略說明的情況。
[0039]1.在內燃機控制系統(tǒng)中使用本發(fā)明的熱式流量計的一個實施例
[0040]圖1是表不在電子燃料噴射方式的內燃機控制系統(tǒng)中使用本發(fā)明的熱式流量計的一個實施例的系統(tǒng)圖。根據(jù)設置有發(fā)動機氣缸112和發(fā)動機活塞114的內燃機110的動作，吸入空氣作為被計測氣體30從空氣凈化器122被吸入，通過作為主通路124的例如吸氣體、節(jié)氣閥體126、吸氣歧管128被導入發(fā)動機汽缸112的燃燒室。被導入上述燃燒室的吸入空氣即被計測氣體30的流量通過本發(fā)明的熱式流量計300被計測，根據(jù)計測到的流量，燃料由燃料噴射閥152供給，與被計測氣體30 —起以混合氣的狀態(tài)被導向燃燒室。另夕卜，在本實施例中，燃料噴射閥152設置在內燃機的吸氣口，被噴射到吸氣口的燃料與被計測氣體30 —起形成混合氣，通過吸入閥116被導向燃燒室，進行燃燒而產(chǎn)生機械能。
[0041]近年來，在大多數(shù)的車輛中，作為在排氣凈化和提高燃料利用率方面優(yōu)異的方式，采用將燃料噴射閥152安裝在內燃機的缸蓋、從燃料噴射閥152向各燃燒室直接噴射燃料的方式。熱式流量計300不僅能夠使用于圖1所示的向內燃機的吸氣口噴射燃料的方式，還能夠同樣地在向各燃燒室直接噴射燃料的方式中使用。兩個方式中包括熱式流量計300的使用方法在內的控制參數(shù)的計測方法和燃料供給量以及包括點火時期在內的內燃機的控制方法的基本概念均大致相同，作為兩個方式的代表例，在圖1表示向吸氣口噴射燃料的方式。
[0042]被導入燃燒室的燃料和空氣成為燃料與空氣的混合狀態(tài)，通過火花塞154的火花點火，爆發(fā)性地進行燃燒，產(chǎn)生機械能。燃燒后的氣體從排氣閥118被導向排氣管，作為排出氣體24從排氣管被排出至車外。被導入上述燃燒室的吸入空氣即被計測氣體30的流量，由開度根據(jù)油門踏板的操作而變化的節(jié)氣閥132控制。燃料供給量根據(jù)被導入上述燃燒室的吸入空氣的流量被控制，駕駛員能夠通過控制節(jié)氣閥132的開度來控制被導入上述燃燒室的吸入空氣的流量，從而控制內燃機產(chǎn)生的機械能。
[0043]1.1內燃機控制系統(tǒng)的控制的概要
[0044]利用熱式流量計300計測從空氣凈化器122取入的、在主通路124流動的吸入空氣即被計測氣體30的流量和溫度，從熱式流量計300向控制裝置200輸入表示吸入空氣的流量和溫度的電信號。此外，向控制裝置200輸入計測節(jié)氣閥132的開度的節(jié)氣閥角度傳感器144的輸出，進一步，為了計測內燃機的發(fā)動機活塞114、吸入閥116和排氣閥118的位置和狀態(tài)、以及內燃機的旋轉速度，向控制裝置200輸入旋轉角度傳感器146的輸出。為了從排出氣體24的狀態(tài)計測燃料量與空氣量的混合比的狀態(tài)，向控制裝置200輸入氧傳感器148的輸出。
[0045]控制裝置200基于作為熱式流量計300的輸出的吸入空氣的流量以及根據(jù)旋轉角度傳感器146的輸出計測到的內燃機的旋轉速度，運算燃料噴射量和點火時期。根據(jù)這些運算結果，控制從燃料噴射閥152供給的燃料量或由火花塞154點火的點火時期。燃料供給量和點火時期實際上進一步根據(jù)由熱式流量計300計測的吸氣溫度、節(jié)氣閥角度的變化狀態(tài)、發(fā)動機旋轉速度的變化狀態(tài)、由氧傳感器148計測到的空燃比的狀態(tài)，被極為精細地控制?？刂蒲b置200進一步在內燃機的怠速運轉狀態(tài)中，通過怠速空氣控制閥156控制旁通節(jié)氣閥132的空氣量，控制怠速運轉狀態(tài)的內燃機的旋轉速度。
[0046]1.2熱式流量計的計測精度提高的重要性和熱式流量計的裝載環(huán)境
[0047]作為內燃機的主要控制量的燃料供給量和點火時期均以熱式流量計300的輸出為主要參數(shù)來運算。因此熱式流量計300的計測精度的提高和經(jīng)時變化的抑制、可靠性的提高，對于車輛的控制精度的提高和可靠性的確保而言是很重要的。特別是近年來關于車輛的省燃料費的期望非常高，而且關于排出氣體凈化的期望也非常高。為了響應這些期望，通過熱式流量計300計測的被計測氣體30的流量的計測精度的提高極為重要。而且熱式流量計300維持高的可靠性也很重要。
[0048]裝載熱式流量計300的車輛會在溫度變化大的環(huán)境中使用，而且會在風雨和雪中使用。在車輛行駛于雪道的情況下，成為在撒有防凍劑的道路上行駛的狀態(tài)。期望熱式流量計300還考慮到對于該使用環(huán)境的溫度變化的應對措施和對于塵埃和污染物質等的應對措施。進一步，熱式流量計300設置在承受內燃機振動的環(huán)境中。要求對于振動也維持高的可靠性。
[0049]此外，熱式流量計300安裝在受到來自內燃機散熱的影響的吸氣管。因此，內燃機的散熱通過作為主通路124的吸氣管傳導至熱式流量計300。熱式流量計300通過與被計測氣體進行熱傳遞而計測被計測氣體的流量，因此盡量抑制來自外部的熱的影響是很重要的。
[0050]裝載于車輛的熱式流量計300不僅如以下說明的那樣解決發(fā)明要解決的課題一欄所記載的課題，獲得發(fā)明效果一欄所記載的效果，而且如以下說明的那樣，充分考慮上述的各種課題，解決作為產(chǎn)品被要求解決的各種課題，獲得各種效果。熱式流量計300所解決的具體的課題和獲得的具體的效果在以下的實施例的記載中進行說明。
[0051]2.熱式流量計300的結構
[0052]2.1熱式流量計300的外觀結構
[0053]圖2、圖3和圖4是表示熱式流量計300的外觀的圖，圖2 (A)是熱式流量計300的左側面圖，圖2(B)是正面圖，圖3(A)是右側面圖，圖3(B)是背面圖，圖4(A)是平面圖，圖4(B)是下表面圖。熱式流量計300包括殼體302、正面蓋部件303和背面蓋部件304。殼體302包括:用于將熱式流量計300固定在作為主通路124的吸氣體的凸緣312 ;具有用于進行與外部設備的電連接的外部端子306的外部連接部305 ;和用于計測流量等的計測部310。在計測部310的內部設置有用于形成副通路的副通路槽，進一步，在計測部310的內部設置有電路封裝件400，該電路封裝件400包括用于計測在主通路124流動的被計測氣體30的流量的流量檢測部602 (圖21參照)、用于計測在主通路124流動的被計測氣體30的溫度的溫度檢測部452。
[0054]2.2基于熱式流量計300的外觀結構的效果
[0055]因為熱式流量計300的入口 350設置在從凸緣312向主通路124的中心方向延伸的計測部310的前端側，所以不僅能夠將主通路124的內壁面附近的氣體、而且能夠將接近從內壁面離開的中央部的部分的氣體取入副通路。因此熱式流量計300能夠測定離開主通路124的內壁面的部分的氣體的流量和溫度，能夠抑制熱等的影響導致的計測精度的降低。在主通路124的內壁面附近，容易受到主通路124的溫度的影響，成為被計測氣體30的溫度與氣體的本來溫度不同的狀態(tài)，從而與主通路124內的主氣體的平均的狀態(tài)不同。特別是在主通路124為發(fā)動機的吸氣體的情況下，大多會受到來自發(fā)動機的熱的影響而維持在高溫。因此主通路124的內壁面附近的氣體大多會比主通路124的本來氣溫高，成為使計測精度降低的主要原因。
[0056]在主通路124的內壁面附近，流體阻力大，與主通路124的平均的流速相比，流速低。因此，如果將主通路124的內壁面附近的氣體作為被計測氣體30取入副通路，則存在相對于主通路124的平均流速的流速降低所導致的計測誤差的問題。在圖2至圖4所示的熱式流量計300中，在從凸緣312向主通路124的中央延伸的薄且長的計測部310的前端部設置有入口 350，因此能夠減少與內壁面附近的流速降低有關的計測誤差。此外，在圖2至圖4所示的熱式流量計300中，不僅在從凸緣312向主通路124的中央延伸的計測部310的前端部設置有入口 350，而且副通路的出口也設置在計測部310的前端部，因此能夠進一步減少計測誤差。
[0057]熱式流量計300的計測部310形成為從凸緣312向主通路124的中心方向較長地延伸的形狀，在其前端部設置有用于將吸入空氣等被計測氣體30的一部分取入副通路的入口 350和用于使被計測氣體30從副通路返回主通路124的出口 352。計測部310形成為沿從主通路124的外壁向中央去的軸較長地延伸的形狀，如圖2(A)和圖3(A)中記載的那樣形成為寬度較窄的形狀。即，熱式流量計300的計測部310形成為側面的的寬度薄、正面為大致長方形的形狀。由此，熱式流量計300能夠具有足夠長的副通路，相對于被計測氣體30能夠將流體阻力抑制為較小的值。因此，熱式流量計300能夠將流體阻力抑制為較小的值并且以高的精度計測被計測氣體30的流量。
[0058]2.3溫度檢測部452的結構
[0059]在與設置在計測部310的前端側的副通路相比位于凸緣312側的位置，如圖2和圖3所示那樣，形成有向被計測氣體30的氣流的上游側開口的入口 343，在入口 343的內部配置有用于計測被計測氣體30的溫度的溫度檢測部452。形成為下述形狀:在設置有入口343的計測部310的中央部，構成殼體302的計測部310內的上游側外壁向下游側凹陷，溫度檢測部452從上述凹陷形狀的上游側外壁向上游側突出。此外，在上述凹陷形狀的外壁的兩側部設置有正面蓋部件303和背面蓋部件304，上述正面蓋部件303和背面蓋部件304的上游側端部形成為相比上述凹陷形狀的外壁向上游側突出的形狀。因此，通過上述凹陷形狀的外壁、其兩側的正面蓋部件303和背面蓋部件304，形成用于取入被計測氣體30的入口 343。從入口 343取入的被計測氣體30通過與設置在入口 343的內部的溫度檢測部452接觸，利用溫度檢測部452計測溫度。進一步，被計測氣體30沿對從形成凹陷形狀的殼體302的外壁向上游側突出的溫度檢測部452進行支承的部分流動，在設置在正面蓋部件303和背面蓋部件304的正面?zhèn)瘸隹?344和背面?zhèn)瘸隹?345被排出至主通路124。
[0060]2.4與溫度檢測部452有關的效果
[0061]通過利用溫度檢測部452計測從沿著被計測氣體30的氣流的方向的上游側流入入口