JPH07225144A - 空気流量センサへの逆流を低減するハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 回収チャンバを主要空気通路に連絡する開口
が逆流空気の一部を回収チャンバの出口に流し、バイパ
ス通路を通る空気流を減少させ、逆流に応答して空気流
量センサに生じる信号値を低下させる。 【構成】 ハウジング構造体は、主要空気通路１４の通
り抜けるハウジング１０から構成されている。ハウジン
グ１０内には主要空気通路１４の縦軸線２２に平行にバ
イパス通路１８が設けられ、バイパス通路には空気流量
センサ１２の検知ヘッド２６が取り付けられる。バイパ
ス通路には回収チャンバ２０が連結され、内部構造体３
６は回収チャンバ２０を取り囲んでいて、ハウジング１
０の側壁を伴って、バイパス通路と回収チャンバを通り
抜ける空気流を誘導する一対のベンチュリーを形成して
いる。調整開口４６が設けられ、回収チャンバとバイパ
ス通路より下流側の空気通路とを連絡している。調整開
口は、逆流時にバイパス通路を通る空気流を減少させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気流量センサの分
野、とりわけ、所定のエンジン運転条件下で空気流量セ
ンサへの逆流の影響を少なくするハウジング構造体に係
る。

【０００２】

【従来の技術】大多数の内燃エンジンでは、圧縮行程の
初期に吸気弁は開いたままであり、また吸気弁はエンジ
ンの排気行程の完了以前に開くようになっている。こう
した状況で行われる圧縮行程または排気行程により、エ
ンジンの吸気マニホルドを通じ瞬間的な逆流の生じるこ
とがある。このような瞬間的な空気流量不足は、４気筒
エンジンの場合では所定のエンジン速度範囲内で頻繁に
発生している。

【０００３】米国特許第 4,974,445号、米国特許第 5,2
31,871号、および米国特許第 4,911,009号の教示する形
式の空気流量サーマルセンサは高い応答速度を示し、検
知される空気流の圧力は補償する必要がない。しかしな
がら、これら空気流量サーマルセンサはエンジン吸気マ
ニホルド内の空気流の移動方向を識別することができな
い。従って、正常流はもとより逆流に対しても出力を発
生する。その結果、特定のエンジン速度範囲での運転に
伴い、空気流量センサは逆流を検知して誤った空気流量
信号を発生し、付属の電子燃料制御コンピュータを働か
せてエンジンに過度の量の燃料を供給するようになる。

【０００４】図１において、曲線４は、４気筒の４サイ
クル内燃エンジンが実際に必要とする空気流量の近似値
を、回転数／毎分(RPM) で換算したエンジン速度の関数
として表わしている。

【０００５】図１の空気流量は、空気流量センサの出力
電圧を用いて求められる。曲線６は、エンジンの吸気マ
ニホルド内に装着した空気流量センサの求めた空気流量
を示している。図１から明らかなように、１０００から
２５００RPM のエンジン速度範囲で空気流量センサに生
じた出力（電圧）信号は、エンジン吸気弁の開放時と付
属ピストンの排気行程の終了時の間の時期にエンジンか
ら生じる逆流により大きく変化している。不運なこと
に、空気流量センサにより生じる出力信号が変化する速
度範囲は、市街地での運転時に遭遇することのある、車
両の通常運転に伴う速度範囲に符合している。

【０００６】この問題は、 Oyama氏、その他の者による
米国特許第 4,478,075号が取り組んできた課題である。
Oyama氏は、逆流を利用して正常流の値を減少し、補正
して得た空気流がエンジンに必要な空気流にほぼ等しく
する方法を教えている。

【０００７】本発明は、装着された空気流量センサの、
内燃エンジンにより生じた逆流に対する感度を低下させ
るハウジング構造体に関する。ハウジング構造体は、内
燃エンジンに供給される空気の通り抜ける主要空気通路
を取り囲んだハウジングから構成されている。ハウジン
グは、入口端部、出口端部および縦方向軸線を備えてい
る。ハウジング内には、主要空気通路の縦軸線にほぼ平
行なバイパス通路と、このバイパス通路に連結された回
収チャンバとでなる補助空気通路が配置されている。バ
イパス通路は一方の端部に入口ポートを持ち、また反対
側の端部は回収チャンバに連結されている。回収チャン
バは、バイパス通路とは反対側の通路に少なくとも１つ
の出口が設けられている。回収チャンバは内部構造体に
より取り囲まれ、ハウジングの壁を伴って一対のベンチ
ュリーを構成している。ベンチュリーは、主要空気通路
を通る空気流に応答して出口付近に低圧領域を形成す
る。出口付近の低圧は補助空気通路を通る空気流を誘導
する。出口の断面積に対し所定の断面積を備えた開口は
内部構造体を通り抜けて設けられ、回収チャンバを内部
構造体の下流側の主要空気通路に連絡している。空気流
量センサは検知ヘッドを備えている。検知ヘッドはバイ
パス通路内に突き出し、バイパス通路を通る空気流量に
見合う値の信号を発生する。

【０００８】ハウジング構造体の利点は、回収チャンバ
を主要空気通路に連絡する開口が逆流空気の一部を回収
チャンバの出口に流し、バイパス通路を通る空気流を減
少させ、逆流に応答して空気流量センサに生じる信号値
を低下させることにある。空気流量センサより生じる信
号値への逆流の影響を少なくする、ハウジング構造体の
前述した利点および他の利点については、図面を参照し
ながら以下の説明を読めばさらに詳しく理解できる。

【０００９】

【実施例】図２、図３および図４は、逆流による空気流
量センサ１２の出力エラーを低減できる、センサマウン
ト用のハウジング構造体の好ましい実施例を示してい
る。ハウジング構造体は、Arai氏、その他の者に付与さ
れた米国特許第 4,974,445号が教示するものに似た構造
を持つハウジング１０を備えている。ハウジング１０
は、ほぼ円形の主要空気通路１４と補助空気通路１６を
取り囲んでいる。ハウジング１０は、通例では、内燃エ
ンジンの吸気マニホルド装置の一部をなし、また従来と
同じように、エアークリーナ（図示せず）とエンジンの
吸気マニホルド（図示せず）との間に配置されている。

【００１０】エンジンの吸い込む大量の空気は主要空気
通路１４を通り抜け、また少量の空気流は補助空気通路
１６を通じ空気流量センサの検知エレメントへと流れて
いく。補助空気通路１６は、主要空気通路１４にほぼ平
行なバイパス通路１８と、このバイパス通路１８の下流
側に位置する回収チャンバ２０とを備えている。回収チ
ャンバ２０は、図３に示すように、主要空気通路１４に
対し半径方向に配置するのが好ましい。図２、図３およ
び図４に示した好ましい実施例では、補助空気通路のバ
イパス通路１８は主要空気通路１４の縦方向軸線２２か
ら半径方向に片寄って配置されている。空気流量センサ
１２の検知ヘッド２６は開口２４からバイパス通路１８
内に突き出す一方で、空気流量センサ１２の検知エレメ
ント２８、３０は開口の中央に配置されている。空気流
量センサ１２は、図２に示したねじ２１等のねじ形式の
固定具を用い、従来と同じようにハウジング１０に取り
付けられている。

【００１１】補助空気通路１６の回収チャンバ２０はバ
イパス通路１８の下流側端部に連結された一方の端部を
持ち、ハウジング１０を横切って直径方向に延びてい
る。回収チャンバ２０の他方の端部は、図３および図４
に示すように、この回収チャンバの両側に矩形をした一
対の出口３２、３４で終わっている。出口３２、３４の
断面積は、バイパス通路１８を経て所望の空気流量が得
られるように選択されている。これら出口断面積による
空気流量は、主要空気通路１４を通り抜ける空気流量の
既知の関数である。内部構造体３６は回収チャンバ２０
を取り囲み、ハウジング１０の壁と共に一対のベンチュ
リーを形成している。これらベンチュリーは、出口３
２、３４の領域に低圧区域を形成している。出口３２、
３４に形成された低圧区域は、矢印４０で示すように、
補助空気通路１６を通じ入口ポート３８から出口３２、
３４を通り抜ける空気の流れを誘導する。図３におい
て、大きな矢印４２はハウジング１０を通る空気流の通
常の流れを示し、また大きな矢印４４はエンジンより吸
気マニホルド内に生じる逆流の方向を示している。この
逆流が空気流量センサ１２に影響しエラー信号が発生す
る。

【００１２】スロットの形態をした調整オリフィス４６
が、出口３２、３４とバイパス通路１８の間の内部構造
体３６を通り抜けて設置され、逆流によりバイパス通路
を通る空気流量を減らし、逆流に対する空気流量センサ
１２の出力感度を低下させている。

【００１３】調整オリフィス４６は内部構造体３６の下
流側に配置され、回収チャンバ２０を内部構造体３６の
下流側の主要空気通路１４に連結している。通常の運転
条件下では、図５に矢印４０で示すように、空気流はバ
イパス通路１８と回収チャンバ２０を通り抜けていく。
調整オリフィス４６を通る空気流は、内部構造体３６の
下流側の空気圧が内部構造体の上流側の空気圧とほぼ同
じであるため極く僅かである。

【００１４】図６の矢印４４が示すように逆流が発生す
ると、矢印４２で示す逆流の一部が調整開口４６を通り
回収チャンバ２０に流入する。出口３２、３４の圧力は
調整開口４６よりも低圧なため、調整開口４６を通り抜
ける空気は出口３２、３４から流出する。出口３２、３
４のサイズはこれら出口を通り抜ける空気流を制限する
大きさのため、調整開口から流入する逆流は出口３２、
３４を通じて流出する空気流に加わり、バイパス通路１
８を通る空気流は減少する。その結果、空気流量センサ
１２に生じる信号値も低下する。

【００１５】ハウジング構造体の実験モデルで行った性
能試験によれば、幅１０mm、高さ２．４mmのスロットの
形態をした調整オリフィス４６は、図１の曲線８が示す
ように、逆流に応答して空気流量センサに生じる出力信
号を低下させたことが確かめられた。実験モデルでは、
回収チャンバ２０の直径はほぼ６０mmであり、スロット
４６は回収チャンバの底からほぼ９mmの位置に設けた。
またテスト結果から、調整オリフィスの排気口３２、３
４からの高さは回収チャンバの直径の関数でもあること
が判明した。

【００１６】図１に曲線８で示すように、調整オリフィ
ス４６は逆流に応答して、空気流量センサに生じる信号
エラーを２０％から１６％減少させている。同様に、こ
うしたエラーに対処できるエンジン速度範囲はほぼ５０
０RPM まで広げられた。

【００１７】性能試験で判明した図１に示す改善効果は
最善のものであるわけではなく、吸気弁の開放時と連動
ピストンの排気行程終了時の間の時期にエンジンに生じ
る逆流に対し、空気流量センサ１２の感度を下げること
を単に示したに過ぎない。

【００１８】当業者であれば、本明細書中に記載され特
許請求の範囲に特定した発明の範囲内で、逆流に対する
空気流量感度をさらに低下させる何らかの変更または改
良を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空気流量センサの出力をエンジン速度の関数と
して示すグラフ。

【図２】ハウジングの正面図。

【図３】ハウジングの断面側面図。

【図４】ハウジングの背面図。

【図５】補助空気通路を通る通常の空気流を示す概略
図。

【図６】逆流発生時の空気流通パターンを示した概略
図。

【符号の説明】

１０ ハウジング １２ 空気流量センサ １４ 主要空気通路 １６ 補助空気通路 １８ パイパス通路 ２０ 回収チャンバ ２４ 開口 ２６ 検知ヘッド ２８、３０ 検知エレメント ３２、３４ 出口 ３６ 内部構造体 ３８ 入口ポート ４６ 調整オリフィス（調整開口）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装着された空気流量センサの逆流に対す
   る感度を低下させるハウジング構造体にして、当該ハウ
   ジング構造体は、 主要空気通路が通り抜ける、入口端部、出口端部および
   縦方向軸線を備えたハウジングと、 前記縦方向軸線にほぼ平行なバイパス通路、およびこの
   バイパス通路に連結された回収チャンバを備え、前記バ
   イパス通路が空気入口ポートを持ち、また前記回収チャ
   ンバが前記バイパス通路に連結された一方の端部と反対
   側端部を備え、この反対側の端部が少なくとも１つの出
   口を持つような、前記ハウジング内に配置された補助空
   気通路と、 前記主要空気通路を通る空気流に応答して、前記少なく
   とも１つの出口の付近に低圧領域を形成し、この低圧領
   域が前記入口ポートから前記補助空気通路を通り前記少
   なくとも１つの出口から流出する空気流を発生するよう
   にした、前記回収チャンバを取り囲む内部構造体と、 前記バイパス通路と前記少なくとも１つの出口との間
   で、前記ハウジングの前記出口端部に面した側にあって
   前記内部構造体を通り抜けるように設けた、所定の断面
   積を備えている開口とを有するハウジング構造体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載されたハウジング構造体
   にして、前記開口は前記所定の断面積を持つ矩形スロッ
   トであるハウジング構造体。