(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、エンジンルーム内における広範囲な温度変化においても、回路基板を位置決め固定するための突起を備えたハウジング枠体あるいは回路基板支持体の変形を抑制し、回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子への応力影響を低減することである。【解決手段】  回路基板を位置決め保持するための突起１３をハウジング枠体４または回路基板支持体１４に少なくとも３個以上設け、それぞれの突起を線で結んだ領域内に流量計測素子６が含まれないように構成することで、温度変化によるハウジング枠体及び回路基板支持体の変形が回路基板に及ぼす影響を小さくすることができる。すなわち、回路基板に設けられた流量計測素子への応力低減が可能となり、流量誤差の低減につなげることができる。【選択図】図１
2009085855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体、前記ハウジング枠体と一体化し前記回路基板を固定する回路基板支持体とを有する流量測定装置において、
前記回路基板を位置決め保持するために、前記回路基板支持体の一部に少なくとも３個以上の突起を設け、
前記突起を、それぞれの前記突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体と、前記ハウジング枠体と一体化し前記回路基板を固定する回路基板支持体とを有する流量測定装置において、
前記回路基板を位置決め保持するための、前記ハウジング枠体の一部に少なくとも３個以上の突起を設け、
前記突起を、それぞれの前記突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項３】
電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体と、前記ハウジング枠体と一体化し前記回路基板を固定する回路基板支持体とを有する流量測定装置において、
前記回路基板を位置決め保持するために、前記ハウジング枠体と前記回路基板支持体のいずれかに少なくとも３個以上の突起を設け、
前記突起を、それぞれの前記突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流量測定装置において、
前記回路基板を固定する前記回路基板支持体は、前記ハウジング枠体と同部材あるいは前記ハウジング枠体と線膨張係数がほぼ同じ部材であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流量測定装置を用いて燃料制御を行うことを特徴とする内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量計に係わり、特に自動車エンジンの吸気系を構成して、その吸気量を検出、さらには制御するのに適する流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気流量を計測する流量計測装置として、熱式抵抗体を加熱制御し発熱抵抗体の放熱量によって流量を計測するものや、発熱抵抗体を加熱制御し発熱抵抗体の近傍に配置した感温抵抗体の温度変化によって流量を計測するものなどの流量測定装置が知られている。
【０００３】
流量測定装置は、車輌の吸気ダクトの一部に装着され、吸入空気流量を測定する役割を持つ。その車輌の吸気ダクトは通常、エンジンルーム内に取付けられており、エンジンのオン，オフによる温度変化が常に起きる環境にある。
【０００４】
その温度変化の繰り返しにより、回路基板とプラスチック材で構成された枠体及びプラスチック材あるいは金属で構成された支持体などの、線膨張係数の異なる部材の組み合わせにより、回路基板を位置決め固定するための突起を備えた枠体あるいは支持体に変形が生じ、この突起を介し回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子に過大な応力が生じて、流量特性に誤差が生じてしまう。また、流量計測素子は、流体の流れる主通路の中に設けられた副通路内に挿入されるが、その設置位置がずれることにより誤差を生じてしまう。そのため、回路基板を位置決め固定するための突起をなくすことは困難である。
【０００５】
流量計測素子への応力低減構造に関しては、特許文献１において流量計測素子裏面にコの字形状の溝を設けることで、コストアップを伴わず、ダイヤフラム上の抵抗体への応力伝達を低減し、感度，応答性等の特性変化を抑制可能な気体流量計測装置を実現する構造が公知技術として知られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０２４５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、エンジンルーム内における広範囲な温度変化においても、回路基板を位置決め固定するための突起を備えたハウジング枠体あるいは回路基板支持体の変形を抑制し、回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子への応力影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成される。
（１）電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体、前記ハウジング枠体と一体化し、前記回路基板を固定するプラスチック材あるいは金属で形成された回路基板支持体、とを有する流量測定装置において、前記回路基板を位置決め保持するために、前記回路基板支持体の一部に少なくとも３個以上の突起を設け、前記突起は、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成されている。
（２）好ましくは、電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体、前記ハウジング枠体と一体化し、前記回路基板を固定するプラスチック材あるいは金属で形成された回路基板支持体、とを有する流量測定装置において、前記回路基板を位置決め保持するための、前記ハウジング枠体の一部に少なくとも３個以上の突起を設け、前記突起は、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成されている。
（３）また、好ましくは、電子回路を構成する回路基板と、前記回路基板に設けられた発熱抵抗体のパターンを有する流量計測素子と、前記回路基板を囲むプラスチック材で成形されたハウジング枠体、前記ハウジング枠体と一体化し、前記回路基板を固定するプラスチック材あるいは金属で形成された回路基板支持体、とを有する流量測定装置において、前記回路基板を位置決め保持するために、前記ハウジング枠体と前記回路基板支持体のいずれかに少なくとも３個以上の突起を設け、前記突起は、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成されている。
（４）また、好ましくは、上記（１），（２），（３）記載の流量測定装置において、前記回路基板を固定する前記回路基板支持体は、前記ハウジング枠体と同部材あるいは前記ハウジング枠体部材と線膨張係数がほぼ同じ部材である。
（５）内燃機関の動作制御システムにおいて、上記（１），（２），（３），（４）いずれかの流量測定装置を用いて燃料制御を行う。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果としては、回路基板を位置決め保持するための突起を回路基板支持体に少なくとも３個以上設け、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成することで、温度変化によるハウジング枠体及び回路基板支持体の変形が回路基板に及ぼす影響を小さくすることができる。すなわち、回路基板に設けられた流量計測素子への応力低減が可能となり、流量誤差の低減につなげることができる。
【００１０】
または、本発明の効果としては、回路基板を位置決め保持するための突起をハウジング枠体に少なくとも３個以上設け、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成することでも、上記と同様の効果が得られ、回路基板に設けられた流量計測素子への応力低減が可能となり、流量誤差の低減につなげることができる。別の効果としては、温度変化時にハウジング枠体の変形時に、回路基板が追随する変形モードとなり、ハウジング枠体と回路基板の間を結ぶボンディングワイヤへの応力低減が可能となり、耐久性の向上へとつなげることができる。
【００１１】
または、本発明の効果としては、回路基板を位置決め保持するための突起をハウジング枠体と回路基板支持体に少なくとも３個以上設け、それぞれの突起を線で結んだ領域内に前記流量計測素子が含まれないように構成することでも、上記と同様の効果が得られ、回路基板に設けられた流量計測素子への応力低減が可能となり、流量誤差の低減につなげることができる。別の効果としては、ハウジング枠体，回路基板支持体への搭載レイアウトの多様性につなげることができ、小型化が可能となる。
【００１２】
または、本発明の効果としては、ハウジング枠体と回路基板支持体を同部材あるいはほぼ同じ線膨張係数の部材とすることで、温度変化時に線膨張差で回路基板への応力低減が可能となる。すなわち、回路基板に設けられた流量計測素子への応力低減が可能となり、流量誤差の低減につなげることができる。
【００１３】
または、本発明におけるすべての突起の構成では、温度変化の影響を受け難い構造となるため、流量測定装置の車載レイアウトの制限を少なくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、自動車用の内燃機関に吸入される空気流量を測定するために用いられる流量測定装置の温度変化による、流量計測素子への応力の低減方法として考案したものである。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施の例を具体的に説明する。
【００１６】
図１は本発明による流量測定装置構造の第一実施例である。最初に、この図１に従い発明品の構成部品を説明する。
【００１７】
電子回路（回路基板）５と電気的に接続するためのコネクタターミナル１は、流体管路構成部材であるボディ１５と固定するためのモジュール支持部３と外部機器とを電気的に接続するためのコネクタ２とを一体化した、電子回路（回路基板）５を保護・維持するハウジング枠体部４とともにプラスチックモールドにて一体構成され、コネクタターミナル１には電子回路（回路基板）５側端部に形成したボンディングパッド１１と電子回路６をボンディングワイヤ１２により導通させる。流量検出素子６は電子回路（回路基板）５上に封止材１６を介し固定され、電子回路（回路基板）５は回路基板支持体１４に設けた３個の突起１３によって位置決め固定される。この突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃを結んだ領域外（図１に示す点線外）に流量検出素子６が配置されるよう形成されている。流量検出素子６は副吸気通路８中に配され、回路基板支持体１４は、ハウジング枠体部４及びバイパスモールド７を覆う位置に形成され、さらに副空気通路を構成するバイパスモールド７が結合され、流体管路を構成するボディ１５に開けた矩形の穴から挿入され、固定ネジ１０よりボディ１５に締めつけ固定される。これにより、吸気通路９を流れるエンジンへの吸気の一部が副吸気通路８へ分流する。その分流した吸気から全流量を流量検出素子６により検出する。
【００１８】
例えば、上記流量測定装置を自動車などの内燃機関の流体管路を構成するボディ１５に取付け、吸気ダクトと共にエンジンルーム内に設置した場合、温度変化による熱変形の影響が考えられる。
【００１９】
ここで、温度変化による流量計測素子６への応力発生の形態を、図２を使って説明する。図２は本発明を実施しなかった場合の構造である。電子回路（回路基板）５を位置決め固定するための突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃを結んだ領域内（図２に示す点線内）に流量計測素子６が配置されるよう形成されている。図３に、本発明を実施しなかった構造での応力発生の形態を確認するために実施したＣＡＥ解析による変形図及び応力分布を示す。温度変化の条件は、高温から低温に遷移したときを想定している。図３に示すように、ハウジング枠体４及び回路基板支持体１４の変形により、電子回路（回路基板）５の突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃが押し当てられている部分に、大きな応力が発生していることが確認できる。すなわち、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃを結んだ領域内に流量検出素子６が配置されるよう形成されている場合、流量計測素子６にまでその応力影響があることが確認できる。
【００２０】
そこで、図１に示した実施例の効果を確認するために、電子回路（回路基板）５を位置決め固定するための突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃが、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃを結んだ領域外（図１に示す点線外）に流量計測素子６が配置されるよう形成された場合について、上記と同様のＣＡＥ解析を実施した。図４に実施例の効果を確認するために実施した、ＣＡＥ解析による変形図及び応力分布を示す。図４に示すように、ハウジング枠体４及び回路基板支持体１４の変形により、電子回路（回路基板）５の突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃが押し当てられている部分には、大きな応力が発生しているが、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃを結んだ領域外に流量計測素子６が配置されるよう形成されている場合、流量計測素子６にまでその影響が及ぼさないことが確認できる。このように、突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃの位置の変更だけで、実装部材を変更することなく、実装応力の流量検出素子６への伝達を制限することができ、さらには、流量検出素子６の特性が不安定となることが回避される。したがって、コストアップすることなく、実装時等における流量検出素子６への応力伝達を低減し、小型化に際しての感度，応答性等の特性変化を抑制可能な流量計測装置を実現することができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、第二の実施形態を図６で説明する。図６は、第二の実施形態である流量測定装置の概観図である。流量測定装置の回路基板支持体１４をハウジング枠体４と同部材としたもので、その他の構成は図１に示す第一の実施例とは同じである。電子回路（回路基板）５を位置決め固定するための突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを、それぞれの突起１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを結んだ領域外（図６に示す点線外）に流量計測素子６が配置されるよう形成することで、第一の実施例と同様の効果を実現することができる。さらに、回路基板支持体１４とハウジング枠体４とを同部材とすることにより、両者の線膨張差によるゆがみによって応力が生じるのを防止することができる。
【００２２】
図７は、本発明の流量測定装置１０１を用いた電子燃料噴射方式の、内燃機関の動作制御システムの具体的構成例を示す図である。図７において、エアクリーナ１００から吸入された吸入空気２９は、流量測定装置１０１が配置されたボディ１５，吸気ダクト１０３，スロットルボディ１０４及び燃料が供給されるインジェクタ（燃料噴射弁）１０５を備えたインテークマニホールド１０６を経て、エンジンシリンダ１０７に吸入される。そして、エンジンシリンダ１０７で発生したガス１０８は排気マニホールド１０９を経て外部に排出される。流量測定装置１０１から出力される空気流量信号，吸入空気温度信号、スロットル角度センサ１１１から出力されるスロットルバルブ角度信号、排気マニホールド１０９に設けられた酸素濃度計１１２から出力される酸素濃度信号、及びエンジン回転速度計１１３から出力されるエンジン回転速度信号等は、コントロールユニット１１４に供給される。コントロールユニット１１４は、供給された信号を逐次演算して、最適な燃料噴射量とアイドルエアコントロールバルブ開度とを求め、その値を使ってインジェクタ１０５及びアイドルエアコントロールバルブ１１５を制御する。本発明による流量測定装置１０１を電子燃料噴射方式の内燃機関に使用すれば、正確な流量を測定することができ、内燃機関の正確な動作制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
車輌でのエンジン制御が主な使用用途になるが、船舶や発電機等のディーゼルエンジンを使った制御に対しても同様に利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による第１の実施形態である流量測定装置の概観図。
【図２】本実施例を実施しなかった場合の図１の回路基板支持体と回路基板の拡大図。
【図３】本実施例を実施しなかった場合の応力発生の形態を確認するために実施したＣＡＥ解析による応力分布図。
【図４】第一の実施形態である実施形態である流量測定装置の拡大図。
【図５】第一の実施例の効果を確認するために実施したＣＡＥ解析による応力分布図。
【図６】第二の実施形態の流量測定装置の概観図。
【図７】発明の流量計測装置を用いた電子燃料噴射方式の内燃機関の具体的構成例を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１  コネクタターミナル
２  コネクタ
３  モジュール支持部
４  ハウジング枠体
５  電子回路（回路基板）
６  流量計測素子
７  バイパスモールド
８  副吸気通路
９  吸気通路
１０  固定ネジ
１１  ボンディングパッド
１２  ボンディングワイヤ
１３  ハウジングの枠体又は回路基板支持体に設けた突起
１４  回路基板支持体
１５  ボディ
１６  封止材
２９  吸入空気
１００  エアクリーナ
１０１  発熱抵抗体式流量計測装置
１０３  吸気ダクト
１０４  スロットルボディ
１０５  インジェクタ
１０６  マニホールド
１０７  エンジンシリンダ
１０９  排気マニホールド
１１１  スロットル角度センサ
１１２  酸素濃度計
１１３  エンジン回転速度計
１１４  コントロールユニット
１１５  アイドルエアコントロールバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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