(57)【要約】【課題】エアフロセンサユニットの流路における結露の発生を抑制する。【解決手段】空気が流入する流路２１ｂを有するセンサ筐体２と、流路２１ｂ内の空気の流量を検知するエアフロセンサ４と、流路２１ｂを加熱するヒータ８と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2020038083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気が流入する流路を有するセンサ筐体と、
前記流路内の前記空気の流量を検知するエアフロセンサと、
前記流路を加熱するヒータと、
を備えることを特徴とするエアフロセンサユニット。
【請求項２】
前記センサ筐体は、
前記エアフロセンサを収容するハウジングと、
前記ヒータが設けられ、前記ハウジングに対して着脱自在なカバーと、
を有することを特徴とする請求項１に記載のエアフロセンサユニット。
【請求項３】
前記カバーは、金属製であることを特徴とする請求項２に記載のエアフロセンサユニット。
【請求項４】
前記エアフロセンサユニットは、内燃機関を有する車両に設けられ、前記内燃機関が始動すると前記ヒータをオンにする制御部を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のエアフロセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアフロセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から取り込まれた空気の量（吸気量）を検知するエアフロセンサユニットが知られている。エアフロセンサユニットのハウジングは、電子機器が組み込まれる部分と、取り込まれた空気が通過する流路部分とを有する。吸気量を検知するエアフロセンサは、流路部分に設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５２８３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エアフロセンサユニットにおける温度に比べて、外部から取り込まれた空気が高温多湿で、双方の温度の間に大きな温度差がある場合、エアフロセンサの表面に結露が生じることがある。エアフロセンサの表面に結露が生じている場合、エアフロセンサは、空気が取り込まれている状態を空気が排出されている状態と誤認することがあり、吸気量を正確に検知することができず、エアフロセンサから吸気量に関する正確な信号が送信されない。
【０００５】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流路における結露の発生を抑制するエアフロセンサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るエアフロセンサユニットは、空気が流入する流路を有するセンサ筐体と、前記流路内の前記空気の流量を検知するエアフロセンサと、前記流路を加熱するヒータと、を備えることを特徴とする。この態様によれば、流路内の温度を昇温させて、流路内の温度と流入した空気の温度との温度差を小さくし、エアフロセンサにおける結露の発生を抑制して、吸気量をエアフロセンサにおいて正確に検知することができる。
【０００７】
前記センサ筐体は、前記エアフロセンサを収容するハウジングと、前記ヒータが設けられ、前記ハウジングに対して着脱自在なカバーと、を有していてもよい。この態様によれば、ヒータに不具合が生じた場合には、カバーを外して新たなカバーと交換すればよく、エアフロセンサユニット全体を交換する必要がないため、メインテナンス作業が容易であると共に、メインテナンスコストを抑えることができる。
【０００８】
前記カバーは、金属製であってもよい。この態様によれば、ヒータを有するカバーからの熱伝達がよく、迅速に流路を加熱することができる。
【０００９】
前記エアフロセンサユニットは、内燃機関を有する車両に設けられ、前記内燃機関が始動すると前記ヒータを駆動させる制御部を備えていてもよい。この態様によれば、流路は、内燃機関の始動時にヒータにより加熱されるので、流路内を通流する空気も暖められる。これにより、車両が走行する環境に関係なく流路内での結露の発生を防止することができるので、エアフロセンサが正確な吸気量を検知して、吸気量に対して適正な量の燃料を
供給することができ、適切な空燃比の混合気を形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、結露の発生を抑制して吸気量を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るエアフロセンサユニットが取り付けられる排ガス再循環装置の構成例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るエアフロセンサユニットの斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るエアフロセンサユニットの一部開放した状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るエアフロセンサユニットに設けられているエアフロセンサの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るエアフロセンサユニットにおけるヒータの駆動方法を説明するための概略的なブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施の形態をとりうる。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るエアフロセンサユニット１が取り付けられる排ガス再循環装置１００を模式的に示す図である。なお、エアフロセンサユニット１が取り付けられる排ガス再循環装置の構成はこれに限られないことはもちろんである。エアフロセンサユニット１は、内燃機関１１０を有する車両に搭載された排ガス再循環装置１００において用いられる。
【００１４】
排ガス再循環装置１００は、吸気側において、吸気管１２０と、温度センサ１２１と、吸気圧センサ１２２と、フィルタ１２３と、エアフロセンサユニット１と、を有し、排気側において、排気管１３０と、エキゾーストブレーキ１３１と、ラムダセンサ１３２と、を有する。排ガス再循環装置１００において、吸気管１２０と、排気管１３０との間には、連通路１４０と、公知・周知の構成を有する可変ターボ１５０とが設けられている。
【００１５】
吸気管１２０は、燃料との混合気を形成するための空気を取り込むために内燃機関１１０のインテークマニホールド１１１に接続されている。排気管１３０は、内燃機関１１０からの排ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド１１２に接続されている。本実施の形態において、エアフロセンサユニット１は、車両の外部から取り込まれて吸気管１２０を流れる空気の吸気量を検知する。
【００１６】
連通路１４０は、吸気管１２０と排気管１３０を連通する。連通路１４０は、吸気管１２０及び排気管１３０との間で適宜な位置に設けられている。可変ターボ１５０は、吸気管１２０においては連通路１４０より上流側、また、排気管１３０においては連通路１４０より下流側に設けられている。可変ターボ１５０は、可変タービン１５１と、圧縮機１５２とを有する。可変タービン１５１は、排気管１３０において連通路１４０よりも下流側に設けられており、圧縮機１５２は、吸気管１２０において連通路１４０より上流側に設けられている。可変タービン１５１の回転力により圧縮機１５２が回転させられ、取り込まれた空気は圧縮空気としてインテークマニホールド１１１へ送出される。
【００１７】
フィルタ１２３は、吸気管１２０の上流側において取り込まれた空気を清浄するために設けられている。フィルタ１２３の下流側に、フィルタ１２３を介して流入する空気の吸
気量を検知するためのエアフロセンサユニット１が設けられている。
【００１８】
温度センサ１２１は、連通路１４０と可変ターボ１５０との間で吸気管１２０に設けられており、内燃機関１１０に取り込まれる空気の温度を計測する。吸気圧センサ１２２は、吸気管１２０において温度センサ１２１の下流側に設けられており、インテークマニホールド１１１における吸気圧を計測する。
【００１９】
エキゾーストブレーキ１３１は、可変タービン１５１の下流側で排気管１３０に設けられており、排気ガスの流れを妨げる。ラムダセンサ１３２は、排気管１３０の、エキゾーストブレーキ１３１の下流側に設けられている。
【００２０】
エアフロセンサユニット１、温度センサ１２１、吸気圧センサ１２２、及び、ラムダセンサ１３２の測定信号は、後述する車両のＥＣＵ（電子制御ユニット）２１０に入力されて、燃料噴射制御処理等に供される。
【００２１】
図２は、本実施の形態に係るエアフロセンサユニット１の斜視図である。図３は、流路カバー３１及び基板カバー３２を取り外した状態におけるエアフロセンサユニット１を示す斜視図である。エアフロセンサユニット１は、いわゆるプラグインタイプと称される構造を有する。エアフロセンサユニット１は、センサ筐体２、エアフロセンサ４及び基板６を備える。センサ筐体２は、空気が流入する流路２１ｂを有する。エアフロセンサ４は、流路２１ｂ内の空気の流量を検知する。基板６は、種々の回路が形成されている。
【００２２】
センサ筐体２は、樹脂等の絶縁性の材料により形成されて、全体の外観形状が略扁平柱状に形成されている。センサ筐体２は、ハウジング２０と、流路カバー３１と、基板カバー３２と、を有する。ハウジング２０は、吸気部２１、基板収容部２２及びケーブル接続部２３により一体的に形成されている。流路カバー３１は、ハウジング２０に対して着脱自在であり、ハウジング２０に取り付けられて吸気部２１を閉鎖する。基板カバー３２は、ハウジング２０に対して着脱自在であり、ハウジング２０に取り付けられて基板収容部２２を閉鎖する。
【００２３】
エアフロセンサユニット１において、吸気管１２０内への挿入方向Ｉｎに見て、ケーブル接続部２３が上流側に配置され、吸気部２１が下流側に配置されている。基板収容部２２は、挿入方向Ｉｎにおいて、吸気部２１とケーブル接続部２３との間に配置されている。エアフロセンサユニット１は、全体の長手軸線ｘ方向（図２及び図３において紙面上下方向。）が挿入方向Ｉｎにほぼ一致するようにして吸気管１２０に取り付けられる。
【００２４】
吸気部２１は、エアフロセンサユニット１を接続するために吸気管１２０に設けられた接続部材（図示せず。）に挿入することができる。吸気部２１は、接続部材への挿入により、吸気部２１が接続部材に嵌合して固定される。エアフロセンサユニット１が吸気管１２０に取り付けられた状態において、吸気部２１は、吸気管１２０内に位置する。
【００２５】
ハウジング２０は、吸気部２１において、後述するエアフロセンサ４を収容し、バイパス通路２１ａ、流路２１ｂ及び吸入口２１ｃが一体に形成されている。吸気部２１においてエアフロセンサ４により、取り込まれた空気の吸気量が検知される。ハウジング２０は、吸気部２１において一対の扁平面の一方の面側が開放するように形成されている。吸気部２１は、開放側において、後述する平板状の流路カバー３１が取り付けられて閉鎖される。流路カバー３１によって閉鎖された状態において、吸気部２１の吸入口２１ｃは開放されている。
【００２６】
吸気部２１の内部には、長手軸線ｘ方向に直交する方向に沿って、吸入口２１ｃからバ
イパス通路２１ａが内部へ延びている。適宜な長さで設けられたバイパス通路２１ａの終端位置に、ハウジング２０の外部に開口するバイパス孔２１ｄが形成されている。バイパス通路２１ａにおいてバイパス孔２１ｄの近傍には、帯電した塵埃の捕集を行うための平板状の金属板２１ｅが設けられている。
【００２７】
流路２１ｂは、吸入口２１ｃの近傍においてバイパス通路２１ａに連通すると共に、エアフロセンサ４が配置された部位へ延びるように形成されている。流路２１ｂは、エアフロセンサ４が配置された部位から吸入口２１ｃとは反対側へ延びる。流路２１ｂは、吸入口２１ｃと反対側へ延びて、取り込まれた空気の案内方向を１８０°変えるように下方に曲げられている。流路２１ｂの１８０°方向転換されて延びる終端位置には終端部２１ｆが設けられている。終端部２１ｆには、ハウジング２０の外部に開口する主バイパス孔２１ｇが形成されている。エアフロセンサユニット１内に進入した空気は、主バイパス孔２１ｇを通じて吸気管１２０へ戻される。
【００２８】
吸入口２１ｃを通じて、吸気管１２０内の空気がエアフロセンサユニット１内に流入する。吸入口２１ｃは、吸気管１２０内を流れる空気の流れ方向において、ハウジング２０の上流側を向く側に設けられている。吸入口２１ｃは、長手軸線ｘ方向においてハウジング２０の下側の位置で長手軸線ｘに沿うようにして開口する。
【００２９】
車両は、目的に応じて環境の異なる地域間を走行することがある。例えば、空気が比較的低温低湿の地域から、空気が比較的高温多湿の地域へと車両が移動した場合、取り込まれた高温多湿の空気の温度と、吸気部２１の流路２１ｂにおける温度との温度差が大きくなり、流路２１ｂ内に結露が発生しやすい状況が生じる。このため、エアフロセンサユニット１は、ヒータ８をさらに備える。ヒータ８は流路カバー３１に設けられて、流路２１ｂを加熱する。
【００３０】
ヒータ８を備えることにより、流路２１ｂは、内燃機関１１０の始動時にヒータ８により迅速に加熱され、流路２１ｂ内の温度は、ヒータ８をオンにする前の温度よりも高くなる。流路２１ｂ内の温度が高くなることにより、流路２１ｂ内の温度と取り込まれた空気の温度との温度差が小さくなり、流路２１ｂ内のエアフロセンサ４に結露が発生することを抑制することができる。これにより、流路２１ｂ内に進入する空気も暖められ、車両が走行する環境に関係なく吸気量をエアフロセンサ４において正確に検知することができるので、取り込まれた空気に適切な量の燃料を供給して、内燃機関１１０の稼働状況に適した混合気を形成することができる。
【００３１】
ヒータ８は、銅線により形成されている。なお、ヒータ８は、銅に限られず、電気抵抗率が高い金属製材料であれば、例えば、銅合金、銀、アルミニウム、白金、又はこれらの合金等により形成されていてもよい。
【００３２】
ヒータ８は、後述する流路カバー３１の外表面に取り付けられている。長手軸線ｘに対して直交する方向において、長手軸線ｘを挟んで互いに所定の間隔をあけて、ヒータ８の２つの接続端部８１，８２が流路カバー３１の基板収容部２２側に配置されている。ヒータ８の両接続端部８１，８２はそれぞれ、基板収容部２２内の給電ピン（図示せず。）及びグラウンドピン（図示せず。）に接続されている。
【００３３】
ヒータ８は、一方の接続端部８１から長手軸線ｘに沿って下方に延びて、流路カバー３１の下側の縁部の近傍において、長手軸線ｘに向かって折り曲げられている。折り曲げられたヒータ８は、他方の接続端部８２の下方位置まで延びて、２つの接続端部８１，８２の間の領域を複数回にわたって往復（蛇行）しながら、長手軸線ｘ方向において上方に延びている。ヒータ８が給電（オン制御）されることにより、ヒータ８は発熱し、流路２１
ｂ内部を加熱する。
【００３４】
流路２１ｂにおいて空気が流れる経路は、吸気部２１と、吸気部２１を閉鎖する流路カバー３１とによって画定されており、ハウジング２０に流路カバー３１が取り付けられた状態において、吸気部２１の内部は外部に露出していない。流路カバー３１は、アルミニウムにより形成されているので、ヒータ８による熱伝達に優れており、内燃機関１１０を始動させてから迅速に流路２１ｂを加熱することができる。なお、流路カバー３１は、アルミニウムに限らず、熱伝達に優れた金属であれば、アルミニウム合金、銅、銀又はこれらの合金等の金属により形成されていてもよい。
【００３５】
ヒータ８は、流路カバー３１に設けられていることにより、ヒータ８に不具合が生じた場合には、流路カバー３１を外して正常なヒータ８を有する新たな流路カバー３１と交換すればよく、エアフロセンサユニット１全体を交換する必要がない。このため、エアフロセンサユニット１のメインテナンス作業が容易であると共に、メインテナンスコストを抑えることができる。
【００３６】
基板収容部２２には、電子回路が実装された基板６が収納されている。基板６には、後述するエアフロセンサ４のヒータ素子４５への給電回路（図示せず。）、及び、吸気量に応じた２つの抵抗素子４６ａ，４６ｂの抵抗値変化を所要の電圧変化に変換する信号変換回路（図示せず。）が形成されている。基板６は、いわゆるプリント配線技術等により電子回路が形成されたプリント基板である。基板収容部２２には、ヒータ８の各接続端部８１，８２に接続される給電ピン（図示せず。）及びグラウンドピン（図示せず。）が配置されている。
【００３７】
ハウジング２０は、基板収容部２２において、吸気部２１の開放された側と同じ側が開放されている。基板カバー３２は、ハウジング２０に取り付けられて基板収容部２２を開放側から閉鎖する。基板カバー３２は、ハウジング２０と同様に、樹脂等の絶縁性の材料により形成されている。
【００３８】
ケーブル接続部２３は、基板６に搭載された電子回路の出力信号を、車両の動作制御を実行する電子制御ユニット２１０（図５参照。）へ供給するため、エアフロセンサユニット１と電子制御ユニット２１０とを信号ケーブル（図示せず。）を介して電気的に接続する。
【００３９】
ケーブル接続部２３の内部には、基板６と接続される一方、外部への信号の出力を行う複数のモジュール側接続端子（図示せず。）が内蔵されている。モジュール側接続端子は、信号ケーブル（図示せず。）に設けられた導電性部材からなるケーブル側接続端子（図示せず。）と接続するようになっている。
【００４０】
図４は、エアフロセンサ４の斜視図である。エアフロセンサ４は、吸気部２１の内部で流路２１ｂの基板収容部２２の近傍に設けられている。エアフロセンサ４は、半導体部材を用いて大凡柱状に形成された基台部４１を有している。基台部４１の中央部分には、２箇所の切欠部４２ａ，４２ｂが、基台部４１の長手軸線ｙ方向（図４における紙面左右方向。）において適宜な間隔をあけて形成されている。
【００４１】
２つの切欠部４２ａ，４２ｂの間には、ヒータ設置部４３と、２つの抵抗素子配設部４４ａ，４４ｂとが設けられている。ヒータ設置部４３は、長手軸線ｙ方向において２つの抵抗素子配設部４４ａ，４４ｂの間に設けられている。ヒータ設置部４３の抵抗素子配設部４４ａ，４４ｂと接する面は、それぞれ切欠部４２ａ，４２ｂの底面に向かって傾斜した斜面として形成されている。ヒータ設置部４３の上面には、半導体部材を用いたヒータ
素子４５が形成されている。抵抗素子配設部４４ａ，４４ｂの上面には、半導体部材を用いた抵抗素子４６ａ，４６ｂが形成されている。
【００４２】
なお、ヒータ設置部４３及び抵抗素子配設部４４ａ，４４ｂの高さ（紙面上下方向。）は、ヒータ素子４５、及び、抵抗素子４６ａ，４６ｂが同一の平面上に位置するように設定されている。取り込まれた空気の流れＦに沿って、空気が一方の抵抗素子４６ａ、ヒータ素子４５及び他方の抵抗素子４６ｂの順に通過するように、ヒータ素子４５、及び、抵抗素子４６ａ，４６ｂは配置されている。エアフロセンサ４は、２つの抵抗素子４６ａ，４６ｂの抵抗値の違いに基づいて吸気量を検知する。
【００４３】
図５は、ヒータ８をオンにする方法を説明するための概略的なブロック図である。エアフロセンサユニット１は、ヒータ８をオンにする制御部２２０を有している。内燃機関１１０を始動するためにイグニッションスイッチ２００を起動すると、イグニッションスイッチ２００から電子制御ユニット２１０に、内燃機関１１０を始動したことを知らせる点火信号が送信される。イグニッションスイッチ２００からの点火信号を受信した電子制御ユニット２１０は、メイン制御部２１１を通じて、エアフロセンサユニット１の制御部２２０に、ヒータ８による流路２１ｂの加熱を指示する加熱信号を送信する。
【００４４】
加熱信号を受信した制御部２２０は、ヒータ８への給電を指示する給電信号を所定の給電システムに送信して、ヒータ８をオンにする。制御部２２０は、内燃機関１１０のイグニッションスイッチ２００の起動時に電子制御ユニット２１０からの信号を受信して、ヒータ８の一方の接続端部が接続されている給電ピンへ給電するように、所定の給電システムに信号を送信する。これにより、ヒータ８への給電が開始され、ヒータ８は発熱して流路２１ｂが加熱される。
【００４５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記の実施の形態においては、ヒータ８は、流路カバー３１の外表面に設けられていたが、流路カバー３１の内表面に設けられていてもよい。また、流路カバー３１が、２枚の金属製の板材を互いに貼り合わせることにより形成された場合、板材間にヒータ８を挟んでもよい。
【００４６】
また、上記の実施の形態においては、流路カバー３１は、金属材料により形成されていたが、例えば、樹脂材料を用いて射出成形法により形成されていてもよい。この場合、ヒータ８は、流路カバー３１の材料内部に埋め込まれている。
【００４７】
また、上記の実施の形態においては、ヒータ８は、内燃機関１１０の始動時、つまり、イグニッションスイッチ２００の起動時にオンにされていたが、例えば、内燃機関１１０の始動時における車両の外気温度に応じてオンにされてもよい。車両に設けられている外気温度を測定する温度センサによって外気温度が測定されている。測定された外気温度は、電子制御ユニット２１０に記憶されており、内燃機関１１０の始動時に電子制御ユニット２１０が車両の外気温度と所定の基準温度とを比較する。外気温度が基準温度を下回っている場合にのみ、電子制御ユニット２１０から制御部２２０に加熱信号を送信し、ヒータ８がオンにされるようになっていてもよい。
【００４８】
また、上記の実施の形態においては、エアフロセンサユニット１は、車両において使用されていたが、例えば、外部から吸い込まれる空気の吸気量を検知する箇所であれば、車両に限らず取り付けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  エアフロセンサユニット
２  センサ筐体
２０  ハウジング
２１ｂ  流路
３１  流路カバー（カバー）
４  エアフロセンサ
６  基板
８  ヒータ
２２０  制御部
【図１】
2020038083.tif 000003
【図２】
2020038083.tif 000004
【図３】
2020038083.tif 000005
【図４】
2020038083.tif 000006
【図５】
2020038083.tif 000007