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CN102636218B - 传感器的结构 - Google Patents

传感器的结构 Download PDF

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CN102636218B CN201210024939.2A CN201210024939A CN102636218B CN 102636218 B CN102636218 B CN 102636218B CN 201210024939 A CN201210024939 A CN 201210024939A CN 102636218 B CN102636218 B CN 102636218B
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Abstract

本发明涉及对水、污损敏感的湿度传感器的结构，提供一种使防止水、污损物质侵入的保护性能和湿度响应性等计测性能并存的传感器的安装结构。该传感器的结构具有对在吸气管内流动的空气流量进行计测的空气流量测定元件、对在吸气管内流动的空气的湿度进行检测的湿度检测元件、具备进行与外部的输入输出的连接器和所述连接器的端子构件的壳体构成构件、利用所述壳体构成构件的一部分构成而取入在吸气管内流动的空气的一部分的副通路，且所述空气流量测定元件安装在所述副通路的内部，其中，在所述副通路附近的所述壳体构成构件中设置空间，在所述空间的内部安装湿度检测元件，所述空间部分不具有由粘接剂或密封构件等形成的密闭结构。

Description

传感器的结构
技术领域
本发明涉及适合内燃机的吸入空气的物理量计测的传感器的结构和使用了该传感器的结构的内燃机控制装置。
背景技术
作为内燃机用的吸入空气的物理量测定技术，例如对于流量测定技术而言，公知有发热电阻体式空气流量测定装置(参照专利文献1)。该装置利用从发热电阻体夺取的热量相对于流入流量存在相关关系，能够直接测定在发动机的燃烧控制中需要的质量流量，因此尤其被广泛地作为机动车的空燃比控制用的流量计使用。
并且，作为其它的内燃机用的吸入空气的物理量计测技术，将流量测定装置、压力检测装置、湿度检测装置等一体化而成的具有多个计测功能的传感器为公知技术，在专利文献2、专利文献3中示出了将空气流量传感器、湿度传感器、压力传感器一体化的例子。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利3523022号公报
【专利文献2】日本特开2008-304232号公报
【专利文献3】日本特开2010-43883号公报
使用电子控制燃料喷射系统的机动车得以普及，近年来进一步在高性能化、高功能化方面不断进展。在这种情况下，各种传感器、控制设备拥挤地配置在发动机室的内部，并且将各种传感器、控制设备、进而用于控制它们的控制单元等相互连接的配线也错综复杂。
以上述情况为背景，期望通过将多个传感器、控制设备一体化而实现部件件数的降低和发动机室内部的布局改善等，例如将流量测定装置和温度检测装置、乃至半导体式压力检测装置、湿度检测装置等一体化且共用连接器的对策等就是其中一例，由此，能够实现向车辆组装部件的工时的减少和配线的简化。
以往，将上述的流量测定装置和温度检测装置一体化的结构为主流，但今后随着如上述那样将所述压力检测装置、湿度检测装置等也一体化，则出现各种技术课题。
通常机动车的吸入空气在被空气滤清器箱所具备的空气过滤器元件除掉大气中浮游物后被取入。但是，由于不期望空气过滤器元件产生大的压力损失而导致发动机输出降低和燃料利用率的恶化，因此不会使用例如可捕捉废气中含有的微小碳等程度的滤纸，从而微小的大气浮游物等通过滤纸向发动机吸入。
另外，在发动机停止后，暴露于高温中的发动机油成为蒸气而向滤气箱逆流的情况也是存在的，由于以上那样的情况，在滤气箱下游的吸入空气管内存在或通过该吸入空气管内的空气可以说未必洁净。另外，近些年，柴油发动机的电子控制化也不断进展，对于柴油发动机而言，设置传感器的环境比汽油发动机系统更加严格。
在这样的环境下安置的传感器如上所述那样在高密度化方面得到不断进展，今后对高精度化的要求也进一步提高。为了实现高精度化，如何能够长时期维持其精度非常重要，需要进行对耐污损性的考虑。以往，吸入空气流量计、吸入空气温度计、吸入空气压力计等作为吸气系统的传感器被广泛地使用，但今后吸入空气湿度的计测用于内燃机的控制的倾向有所增强，尤其是由于湿度传感器为对污损的灵敏度高的传感器，因此实现同时具备使计测精度、计测响应性、耐污损性能的安装结构成为课题。
在专利文献3中示出绕过副空气通路的第二副空气通路。但是，在专利文献3中，虽然将很难取入污损物质来作为效果，但前提是基本上将污损物质或水滴和空气一起取入。并且，实际上没有进行取入少量污损物质时的对策。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够以良好的精度进行湿度的计测，且能够防止污损物质或水滴等侵入的传感器的结构。
为了应对上述课题，本发明提供一种传感器的结构，其具有对在吸气管内流动的空气流量进行计测的空气流量测定元件、对在吸气管内流动的空气的湿度进行检测的湿度检测元件、具备进行与外部的输入输出的连接器和所述连接器的端子构件的壳体构成构件、利用所述壳体构成构件的一部分构成而取入在吸气管内流动的空气的一部分的副通路，且所述空气流量测定元件安装在所述副通路的内部，其中，在所述副通路附近的所述壳体构成构件中设置有空间，在所述空间的内部安装有湿度检测元件，所述空间部分不具有由粘接剂或密封构件等形成的密闭结构。
【发明效果】
根据本发明，可提供一种能够以良好的精度进行湿度计测且能够防止污损物质或水滴等侵入的传感器的结构。
附图说明
图1(a)是表示本发明的一实施例的传感器结构图。
图1(b)是图1(a)的A-A剖视图。
图2是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图3是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图4是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图5是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图6是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图7是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图8是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。
图9(a)是表示将本发明构成为多功能传感器的一实施例的传感器结构图。
图9(b)是图9(a)的B-B剖视图。
图10是表示将本发明适用于电子燃料喷射方式的内燃机的一实施例的图。
符号说明：
1主空气通路
2主空气通路构成构件
3空气流量测定装置
4插入口
5湿度检测元件
6密封构件
7壳体构成构件
8基底构件
9电路基板
10罩构件
11发热电阻体
12温度补偿用电阻体
13吸入空气温度传感器
14副空气通路
15副空气通路构成构件
16接合构件
17连接器端子
18空间部
19连通通路A
20连通通路B
21连通通路C
22连通通路D
23连接开口部
24空气导入通路
25空气吸出通路
26终端构件
27流线
28压力检测装置
29压力导入孔
30硅酮粘接剂
50空气滤清器
51吸入空气
52吸入通道
53节气门体
54喷射器
55进气岐管
56发动机缸体
57气体
58排气岐管
59节气门角度传感器
60氧浓度计
61发动机旋转速度计
62控制单元
63节气门阀
64多功能型传感器
65粘接剂
具体实施方式
使用图1，对本发明的具体结构例进行说明。
在构成主空气通路(吸气管路或简称为吸气管)1的主空气通路构成构件(吸气管路构成构件)2的局部设有供空气流量测定装置3的一部分插入的插入口4，空气流量测定装置3隔着密封构件6而设置。
空气流量测定装置3除了壳体构成构件7以外，还包括：基底构件8、用于保护电路基板9的罩构件10、用于计测空气流量的发热电阻体11、在空气流量计测中使用的温度补偿用电阻体12、在车辆侧使用的吸入空气温度传感器13、内装所述发热电阻体11和温度补偿用电阻体12等的副空气通路14、用于构成所述副空气通路14的副空气通路构成构件15等，各部件利用粘接剂65固定，尤其是内装有电路基板9的区域被密封，以免气体或水从外部侵入。
进行吸入空气流量或吸入空气温度的检测的发热电阻体11、温度补偿用电阻体12、吸入空气温度传感器13经由接合构件16与电路基板9连接，并且，电路基板9同样经由接合构件16而与连接器端子17电连接，并经由该连接器端子17进行与外部的输入输出。
在该空气流量测定装置3的电路基板9上设置有湿度检测元件5，并且该湿度检测元件5位于在壳体构成构件7中形成的空间部18中。该空间部18形成在副空气通路14的附近且通过基底构件8与壳体构件7的组合构成，从而不使用密封剂或粘接剂等就能够进行气体交换。通过该结构，能够以良好的精度进行湿度计测，并且能够与空气中浮游的污损物质或水滴完全隔离。
图2是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。在空气流量测定装置3的电路基板9上设置湿度检测元件5，并且将该湿度检测元件5安装于在壳体构成构件7中形成的空间部18中。设置将该空间部18与主空气通路1的上游侧连通的连通通路A19以及将所述空间部18与主空气通路1的下游侧连通的连通通路B20，从而能够实现向空间部18的通风。根据本结构，能够提高湿度检测的响应性。但是，相反，其成为难以与空气中浮游的污损物质或水滴隔离的结构，在这种情况下，若削除连通通路B20而仅使连通通路A19发挥功能，则耐污损性有所提高。
图3是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。在空气流量测定装置3的电路基板9上设置湿度检测元件5，并且，将该湿度检测元件5安装于在壳体构成构件7中形成的空间部18中。
设置将该空间部18和副空气通路14在所述副空气通路14的上游侧连通连接的连通通路C21、以及将所述空间部18和副空气通路14在所述副空气通路14的下游侧连通连接的连通通路D22。并且，在所述副空气通路14内部的连通通路C21与连通通路D22的连接开口部23相对于副空气通路14中的空气的流动平行，从而大幅减少取入空气中浮遊的污损物质或水滴的可能性。
另外，因副空气通路14的管路摩擦等产生的压力损失的影响，位于上游侧的连通通路C与位于下游侧的连通通路D的内部压力产生“连通通路C＞连通通路D”的关系。因此，连通通路C21是具有用于取入在副空气通路14中流动的空气的一部分的功能的空气导入通路24，连通通路D22是通过副空气通路14的内部压力差而具有吸出空间部18的空气的功能的空气吸出通路25，空气在从连通通路C21至空间部18、从空间部18至连通通路D22的路径中流动。
图4是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。相对于图3所示的结构，将用于计测空气流量的发热电阻体11、在空气流量计测中使用的温度补偿用电阻体12、在车辆侧单独使用的吸入空气温度传感器13及对上述构件进行支承固定的终端构件26等结构物配置在副空气通路14内部的空气导入通路24与空气吸出通路25的连接开口部23之间。通过上述的结构物，使副空气通路14内部的压力损失进一步变大，即，在空气导入通路24和空气吸出通路25涉及的两个连接开口部23之间产生更大的压力差，因此吸出空气的效果变高，从而能够向湿度检测元件5部输送足够的空气。
图5是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。该传感器的特征在于，与壳体构成构件7一体成型的、对发热电阻体11、温度补偿用电阻体12、吸入空气温度传感器13进行支承固定的终端构件26在所述壳体构成构件7的内部以避开空间部18的方式配线，并且特征在于所述空间部18设置在比发热电阻体11靠流动的上游的位置。
空气流量测定装置3是插入到主空气通路1的流动中而使用的装置，从而成为流动的阻力。由于主空气通路1内部的压力损失成为发动机输出降低和燃料利用率恶化的直接原因，因此空气流量测定装置3的前面投影面积小较为适宜，图5所示的结构为用于减小空气流量测定装置3的厚度(宽度)尺寸的一种手段。
另外，湿度计测和空气温度存在密切的关系，相对湿度是随着空气的温度而变化的物理量，因此湿度检测元件5周围的温度环境非常重要。在图5所示的结构中，将空间部18安装在发热电阻体11的上游，来避开来自所述发热电阻体11的热影响。通过这样的结构，能够提供紧凑且高精度的多功能传感器。
图6是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。相对于图5所示的结构，是将湿度检测元件5及空间部18设置在比发热电阻体11靠下游侧的位置的例子。在向湿度检测元件5引导计测空气的空气导入通路24的连接开口部23设置在发热电阻体11的上游侧的情况下，湿度检测元件5受到发热电阻体11的波及到下游的散热影响小。在该情况下，湿度检测元件5及空间部18的位置不受限制，设计自由度得到增加。
图7是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。在空气流量测定装置3的电路基板9上设置湿度检测元件5，并且将该湿度检测元件5安装到在壳体构成构件7中形成的空间部18中。
设置将该空间部18和副空气通路14在所述副空气通路14的上游侧连通连接的空气导入通路24以及将所述空间部18和副空气通路14在所述副空气通路14的下游侧连通连接的空气吸出通路25。在从此时构成的流线27(主要的流动路径)偏离的位置安装湿度检测元件5。这是为了增加空间部18的空气体积而降低污损密度且防止污损物质的直接附着，即使在万一污损物质流入空间部18的情况下，通过湿度检测元件5的位置也能够使污损密度降低，并使污损物质附着在湿度检测元件5上的可能性降低。另外，通过在空间18内部将湿度检测元件安装在从流线27离开的位置上，从而能够进一步降低湿度检测元件5被直接污损的可能性。
图8是表示本发明的另一实施例的传感器结构图。将空间部18的周围由具有吸湿性的材料、例如硅酮粘接剂30等密封，进而提高对空气中浮遊的污损物质或水滴的阻力。在不要求快速的湿度计测响应性的情况下，在本结构中也能够充分进行湿度计测。
图9是表示将本发明向与空气流量计、压力检测装置一体化而成的多功能传感器适用的一实施例及其B-B截面的图。在壳体构成构件7上安装压力检测装置28，并且设置将所述压力检测装置28的安装部位与主空气通路1内部连通的压力导入孔29，从而构成为能够进行空气流量、空气湿度、空气压力这至少三个物理量的检测及输出。
最后，使用图10，表示在电子燃料喷射方式的内燃机中适用了本发明的一实施例。从空气滤清器50吸入的吸入空气51经由插入有多功能型传感器64的主空气通路构成构件2、吸入通道52、节气门体53及具备供给燃料的喷射器54的进气歧管55而被吸入发动机缸体56。另一方面，发动机缸体56产生的气体57经由排气歧管58而被排出。
从多功能型传感器64输出的空气流量信号、湿度信号、压力信号、温度信号、从节气门角度传感器59输出的节气门阀角度信号、从设置在排气歧管58上的氧浓度计60输出的氧浓度信号以及从发动机旋转速度计61输出的发动机旋转速度信号等输入到控制单元62，控制单元62逐次运算上述的信号而求出最佳的燃料喷射量和最佳的输出转矩，并使用该值对所述喷射器54和节气门63进行控制。

Claims (9)

1.一种传感器的结构，具有：对在吸气管内流动的空气流量进行计测的空气流量测定元件、对在吸气管内流动的空气的湿度进行检测的湿度检测元件、具备进行与外部的输入输出的连接器和所述连接器的端子构件的壳体构成构件、利用所述壳体构成构件的一部分构成而取入在吸气管内流动的空气的一部分的副通路，所述空气流量测定元件安装在所述副通路的内部，所述传感器的结构的特征在于，
在所述副通路附近的所述壳体构成构件中设置有空间，在所述空间的内部安装有湿度检测元件，所述空间部分不具有由粘接剂或密封构件形成的密闭结构，
设置将所述空间和所述副通路在所述副通路的上游侧连通连接的空气导入通路以及将所述空间和所述副通路在所述副通路的下游侧连通连接的空气吸出通路，在从此时构成的流线偏离的位置安装所述湿度检测元件。
2.根据权利要求1所述的传感器的结构，其特征在于，
至少具有一条将所述空间与所述副通路或所述吸气管内连通的连通通路。
3.根据权利要求2所述的传感器的结构，其特征在于，
所述连通通路由将所述副通路的上游侧与所述空间连接的第一连通通路和将所述副通路的下游侧与所述空间连接的第二连通通路构成。
4.根据权利要求3所述的传感器的结构，其特征在于，
所述第一连通通路的内部压力与所述第二连通通路的内部压力满足第一连通通路的内部压力大于第二连通通路的内部压力的关系，
所述第一连通通路是导入在所述副通路内流动的空气的所述空气导入通路，
所述第二连通通路是通过内部压力差而吸出所述空间内的空气的所述空气吸出通路。
5.根据权利要求4所述的传感器的结构，其特征在于，
所述副通路设有所述空气导入通路的入口开口部和所述空气吸出通路的出口开口部，
在所述入口开口部与所述出口开口部间的所述副通路的内部设置有构成所述空气流量测定元件的发热电阻体和/或温度补偿用的感温电阻体。
6.根据权利要求5所述的传感器的结构，其特征在于，
保持所述发热电阻体和/或所述感温电阻体的终端构件以避免与所述空间发生设置干涉的方式配置，
所述空间设置在比所述发热电阻体和/或所述温度补偿用的感温电阻体靠所述副通路内流动的空气流的上游侧的位置。
7.根据权利要求5所述的传感器的结构，其特征在于，
所述开口部相对于所述发热电阻体设置在所述空气流的上游侧，所述空间及所述湿度检测元件相对于所述发热电阻体位于所述空气流的下游侧。
8.根据权利要求4所述的传感器的结构，其特征在于，
所述空间的周围由具有吸湿性的粘接剂或密封构件密闭。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器的结构，其特征在于，
在所述壳体构成构件上安装有用于检测压力的压力检测装置。
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