JPH11118558A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でバイパス流路内の空気流れの乱
れを低減し、高精度に空気流量を測定する空気流量測定
装置を提供する。 【解決手段】 バイパス流路３４は、吸気入口３１ｄか
ら流入した空気が空気流路２の一方の径方向に流れる上
流流路３４ａと、上流流路３４ａの下流側に上流流路３
４ａと平行に設けられ上流流路３４ａと反対の径方向に
空気が流れる下流流路３４ｂと、上流流路３４ａと下流
流路３４ｂとを連通する連通流路３４ｃとを有する。上
流流路３４ａと連通流路３４ｃとの接続部に面する角部
３５は断面円弧状の滑らかな凹曲面に形成されている。
角部３５近傍に配設される感温抵抗体２５および発熱抵
抗体２６を通過する空気流れに渦流や空気の疎密等の乱
れが生じることを抑制できるので、感温抵抗体２５およ
び発熱抵抗体２６で検出される空気流量の出力の変動幅
が小さく、空気流量を高精度に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気流路内にバイ
パス流路を設け、バイパス流路を流れる空気流量を測定
することにより空気流路を流れる空気流量を測定する空
気流量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気流路内にバイパス流路を
設け、バイパス流路内に配設した流量測定素子部により
バイパス流路を流れる空気流量を測定することにより空
気流路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置が
知られている。このようにバイパス流路内に配設した流
量測定素子部により間接的に空気流路の空気流量を測定
するものでは、バイパス流路の形状によっては流量測定
素子部近傍に渦流や空気の疎密等の空気流れの乱れが生
じることにより、流量測定素子部で検出する空気流量の
変動幅が大きくなることがある。実際に空気流路を流れ
る空気流量とバイパス流路内に配設された流量測定素子
部で検出した空気流量との差が大きいと、例えば測定し
た空気流量が制御要因となっている燃料噴射量をエンジ
ン運転状態に応じて最適に制御することができなくな
り、排気ガス中に排出される有害物質が増加するという
問題が生じる。特に、流量測定素子部に発熱抵抗体を用
いる熱式流量測定装置では、発熱抵抗体が微小で流量変
動に対する応答が早いため空気流れの乱れに敏感に応答
する。したがって、空気流れの乱れにより測定流量が変
動しやすい。

【０００３】そこで特開平８−５４２８号公報に開示さ
れる空気流量測定装置では、軸方向バイパスと半径方向
バイパスとの接続部において、ボディの角部を円弧状に
形成することにより、バイパス流路内を流れる空気流れ
に渦流や空気の疎密等の乱れが生じることを低減し、測
定流量の変動幅を低減しようとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−５４２８号公報に開示される空気流量測定装置で
は、軸方向バイパスに配設した流量測定素子部としての
発熱抵抗体および感温抵抗体に空気流路内の空気が直接
衝突する。したがって、空気流路内の付着力のある異物
が直接発熱抵抗体および感温抵抗体に衝突し各抵抗体に
付着するので、各抵抗体の制御電流が変化し測定流量が
経時変化するという問題がある。

【０００５】また、種々の吸気管に搭載される空気流量
測定装置を汎用的に用いるには、流速が安定しているダ
クト中心付近にバイパス流路入口があることが望まし
い。Ｌ字状のバイパス流路は、バイパス流路入口をダク
ト中心に配置することが困難である。本発明の目的は、
簡単な構成でバイパス流路内の空気流れの乱れを低減
し、高精度に空気流量を測定する空気流量測定装置を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
空気流量測定装置によると、Ｕ字状に形成されたバイパ
ス流路において、上流流路と連通流路との連通部、なら
びに下流流路と連通流路との連通部の少なくともいずれ
か一方に面するバイパス部材の角部を曲面状に形成して
いる。したがって、バイパス流路を流れる空気流れが円
滑化され、空気流れに渦流や空気の疎密等の乱れが生じ
ることを低減する。したがって、流量測定素子部におい
て高精度に空気流量を検出し、この検出信号に基づき高
精度に空気流量を測定できる。

【０００７】また、バイパス流路がＵ字状に形成されて
いるため、空気流路から流入する空気が流量測定素子部
に衝突する前にバイパス部材の内壁に衝突し、付着力の
ある空気中の異物が内壁に付着して除去される。これに
より、空気流路内の異物が流量測定素子部に直接衝突し
て流量測定素子部に付着することを低減するので、測定
流量が経時変化することを防止できる。

【０００８】さらに、Ｕ字状に形成されたバイパス流路
は、バイパス流路入口をダクトの中心近くに配設できる
ので安定した流れを測定することができ、高精度に空気
流量を測定することができる。本発明の請求項２記載の
空気流量測定装置によると、連通流路の上流側および下
流側に形成される角部の両方を曲面状に形成することに
より、バイパス流路を流れる空気流れがさらに円滑化さ
れ、空気流れに渦流や空気の疎密等の乱れが生じること
を低減する。

【０００９】本発明の請求項３記載の空気流量測定装置
によると、曲面状に形成されたいずれかの角部近傍に流
量測定素子部を配設することにより、バイパス部材に囲
まれたバイパス流路の奥に流量測定素子部が配設される
ので、空気内の異物が流量測定素子部に付着しにくい。
さらに、空気流れ方向が変わる角部近傍に流量測定素子
部を配設しても、角部が曲面状に形成されているので角
部近傍の空気流れに渦流や空気の疎密等の乱れが生じる
ことを低減している。したがって、高精度に空気流量を
測定することができる。

【００１０】本発明の請求項４記載の空気流量測定装置
によると、流量測定素子部が発熱抵抗体および感温抵抗
体で構成されているので、空気流量の変動に素早く対応
し高精度に空気流量を測定できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明の第１実施例による空気流量測定
装置を内燃機関の吸気管に取付けた例を図１および図２
に示す。

【００１２】図２に示すように、空気流量測定装置１０
は、回路モジュール２０およびバイパス部材３０からな
る。バイパス部材３０は吸気管１に設けた取付孔１ａに
挿入され、空気流路２内に配設されている。回路モジュ
ール２０は吸気管１にボルト２９で取付けられている。
回路モジュール２０とバイパス部材３０とは接着または
溶着で結合されている。

【００１３】回路モジュール２０は回路部および流量測
定素子部を有する。この他に回路モジュール２０は、空
気流路２の空気温度を測定する空気温度測定素子として
のサーミスタ２７を備えている。回路部は、ハウジング
２１、制御回路２２、放熱板２３、コネクタ２４および
カバー２８を有し、流量測定素子部は、図１に示す感温
抵抗体２５および発熱抵抗体２６を有する。

【００１４】図２に示すように、制御回路２２は樹脂製
のハウジング２１内に収容されており、制御回路２２か
ら発生する熱を放熱する放熱部材としてのアルミ製の放
熱板２３に保持されている。アルミではなく他の金属材
で放熱板２３を形成してもよい。放熱板２３に設けた取
付部２３ａをボルト２９で吸気管１に締付けることによ
り回路モジュール２０は吸気管１に取付けられる。回路
モジュール２０およびバイパス部材３０はモジュール化
されているので、吸気管１に回路モジュール２０を取付
けることにより、空気流量測定装置１０が吸気管１に取
付けられる。

【００１５】図１および図２に示すように、制御回路２
２は感温抵抗体２５、発熱抵抗体２６およびサーミスタ
２７と支持部材２５ａ、２６ａ、２７ａを介して電気的
に接続している。制御回路２２は、感温抵抗体２５およ
び発熱抵抗体２６への通電を制御するとともに、後述す
るバイパス流路３４を流れる空気流量に応じて感温抵抗
体２５および発熱抵抗体２６で検出した空気流量の検出
信号、ならびにサーミスタ２７で検出した空気温度の検
出信号をコネクタ２４から出力する。

【００１６】感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６は、
バイパス流路３４の上流流路３４ａと後述する連通流路
３４ｃとの連通部近傍に配設されている。感温抵抗体２
５は、発熱抵抗体２６に触れる空気の温度を測定するた
め、発熱抵抗体２６の放熱の影響を受けない範囲で発熱
抵抗体２６の近くに設置することが好ましい。バイパス
部材３０は、外管３１と、外管３１と一体に成形された
ベンチュリ管３２とを有する。外管３１およびベンチュ
リ管３２は空気流れに平行に配置されている。ベンチュ
リ管３２は外管３１の回路モジュール２０と反対側の底
部に位置し、ベンチュリ管３２から回路モジュール２０
に向かって隔壁３３が延びている。隔壁３３は、後述す
る上流流路３４ａと下流流路３４ｂとを仕切っている。

【００１７】バイパス流路３４は、外管３１の内壁およ
び隔壁３３で画成されている。外管３１の内壁面は、空
流流路２の横断面方向に広がる上流側平面３１ａと、上
流側平面３１ａの下流側に位置し空流流路２の横断面方
向に広がる下流側平面３１ｂと、バイパス流路３４の底
に位置し、上流側平面３１ａと上流側平面３１ａとのそ
れぞれに垂直な底平面３１ｃとを有する。上流側平面３
１ａと底平面３１ｃとを接続する角部３５は断面円弧状
の滑らかな凹曲面に形成されており、下流側平面３１ｂ
と底平面３１ｃとが交差する角部３６は直角に形成され
ている。滑らかな凹曲面であれば、角部３５の断面形状
は円弧状に限るものではない。隔壁３３は薄板状に形成
されており、連通流路３４ｃ側の端部は凸曲面状に丸め
られている。

【００１８】バイパス流路３４は、吸気入口３１ｄから
流入した空気が空気流路２の一方の径方向に流れる上流
流路３４ａと、上流流路３４ａの下流側に上流流路３４
ａと平行に設けられ上流流路３４ａと反対の径方向に空
気が流れる下流流路３４ｂと、上流流路３４ａと下流流
路３４ｂとを連通するバイパス流路３４の屈曲部として
の連通流路３４ｃとを有する。上流流路３４ａから下流
流路３４ｂに向かう空気流れは、連通流路３４ｃで流れ
方向が変わる。

【００１９】上流流路３４ａの流路面積は下流流路３４
ｂの流路面積よりも小さいので、上流流路３４ａを流れ
る空気流れの流速は下流流路３４ｂを流れる空気流れの
流速よりも速い。前述したように、感温抵抗体２５およ
び発熱抵抗体２６は上流流路３４ａと連通流路３４ｃと
の連通部近傍、すなわちバイパス流路３４内の流速が速
い箇所に配設されているので、感温抵抗体２５および発
熱抵抗体２６で高精度に空気流量を検出し、この検出信
号に基づいて高精度に空気流量を測定できる。

【００２０】次に、空気流量測定装置１０の作動につい
て図１に基づいて説明する。吸気流路２から外管３１の
吸気入口３１ｄに流入した空気は、バイパス流路３４の
上流流路３４ａに向かう流れと、ベンチュリ管３２内の
ベンチュリ流路３２ａに向かう流れとに別れる。上流流
路３４ａを流れる空気流れは、凹曲面状の角部３５に沿
って滑らかに連通流路３４ｃに流れる。連通流路３４ｃ
から下流流路３４ｂに流れる空気流れは、ベンチュリ管
３２の下流側でベンチュリ流路３２ａを通過した空気と
合流し、吸気出口３１ｅから空気流路２に流出する。ベ
ンチュリ管３２の下流側は空気の流速が増加するので負
圧が発生する。この負圧によりバイパス流路３４の空気
が吸引されバイパス流路３４内の空気の流速が速くな
る。

【００２１】発熱抵抗体２６に供給する電流値から算出
される発熱抵抗体２６の温度と感温抵抗体２５で検出す
る空気温度との差が一定になるように制御回路２２で発
熱抵抗体２６に供給する電流値を制御し、制御回路２２
からこの電流値を流量検出信号として出力する。ここ
で、第１実施例の空気流量測定装置１０の効果を図４に
示す比較例と比較して説明する。

【００２２】比較例では、連通流路３４ｃの上流側およ
び下流側に形成される二箇所の角部４２、４３がいずれ
も平面同士が交差した直角に形成されている。これ以外
の構成は第１実施例と同一である。したがって、感温抵
抗体２５および発熱抵抗体２６が配設されている角部４
２近傍において、空気流れに渦流や空気の疎密等の乱れ
が生じやすい。この空気流れの乱れにより、図３に示す
ように、空気流量が増加するにしたがい感温抵抗体２５
および発熱抵抗体２６で検出される空気流量の出力の変
動幅が大きくなる。

【００２３】これに対し第１実施例の空気流量測定装置
１０では、感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６が配設
されている近傍に位置する角部３５が凹曲面状に形成さ
れているので、空気流れに生じる渦流や空気の疎密等の
乱れが抑制される。したがって、空気流量が増加しても
比較例に比べ感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６で検
出される空気流量の出力の変動幅が小さいので、感温抵
抗体２５および発熱抵抗体２６で空気流量を高精度に検
出し、この検出信号に基づいて空気流量を高精度に測定
できる。

【００２４】第１実施例では、空気流路２内の空気温度
を検出するサーミスタ２７を備えているが、サーミスタ
を設置しない構成としてもよい。 （第２実施例）本発明の第２実施例を図５に示す。第１
実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。

【００２５】第２実施例では、連通流路３４ｃの上流側
に形成され近傍に感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６
が配設される角部５２だけでなく、連通流路３４ｃの下
流側に形成される角部５３も円弧状の凹曲面に形成され
ている。したがって、第１実施例よりもバイパス流路３
４内を流れる空気流れに渦流や空気の疎密等の乱れが生
じることが抑制されるので、感温抵抗体２５および発熱
抵抗体２６で検出される空気流量の出力の変動幅がさら
に減少し、空気流量を高精度に測定できる。

【００２６】以上説明した上記複数の実施例では、少な
くとも感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６が近傍に配
設される角部を円弧状の凹曲面に形成したことにより、
感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６を流れる空気流れ
に渦流や空気の疎密等の乱れが生じることが抑制され
る。したがって、バイス流路３４内を流れる空気流量を
測定することにより空気流路２を流れる空気流量を高精
度に測定することができる。

【００２７】さらに、バイス流路３４がＵ字状に形成さ
れているので、空気流路２内に含まれる付着力のある異
物が感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６に直接衝突せ
ず、隔壁３３に衝突して付着するので、感温抵抗体２５
および発熱抵抗体２６に異物が付着することを低減でき
る。したがって、感温抵抗体２５および発熱抵抗体２６
に異物が付着することを抑制できるので、発熱温度が変
化し流量出力が経時変化することを低減できる。

【００２８】さらに、バイパス流路入口をダクトの中心
近くに配設できるので安定した流れを測定することがで
き、高精度に空気流量を測定することができる。上記複
数の実施例では、連通流路３４ｃの上流側に感温抵抗体
２５および発熱抵抗体２６を配設したが、連通流路３４
ｃの下流側に配設してもよい。この場合、連通流路３４
ｃの下流側に位置する角部は円弧状の滑らかな凹曲面に
形成される。連通流路３４ｃの上流側に位置する角部は
直角または凹曲面状のいずれの形状に形成されていても
よい。

【００２９】また凹曲面状に形成された角部の近傍では
なく、バイパス流路内であればどの位置に感温抵抗体２
５および発熱抵抗体２６を配設してもよい。また上記複
数の実施例では、薄板状の隔壁３３の連通流路３４ｃ側
端部を丸めて凸曲面状に形成したが、隔壁の厚みが厚い
場合、隔壁の連通流路３４ｃ側端部の上流側および下流
側に形成される凸状の角部の内、感温抵抗体２５および
発熱抵抗体２６が近傍に配設される角部を凸曲面状に形
成することが望ましい。

【００３０】本発明は、内燃機関の空気流量を測定する
装置に限定されず、種々の空気流路を流れる空気流量を
測定する装置として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による空気流量測定装置を
吸気管に取付けた状態を示す縦断面図である。

【図２】図１のII方向矢視図である。

【図３】第１実施例および比較例の流量と出力変動幅と
の関係を示す特性図である。

【図４】第１実施例の比較例を示す縦断面図である。

【図５】本発明の第２実施例による空気流量測定装置を
吸気管に取付けた状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 吸気管 ２ 空気流路 １０ 空気流量測定装置 ２０ 回路モジュール ２２ 制御回路 ２３ａ 取付部 ２５ 感温抵抗体 ２６ 発熱抵抗体 ２７ サーミスタ ３０ バイパス部材 ３１ 外管 ３２ ベンチュリ管 ３３ 隔壁 ３４ バイパス流路 ３４ａ 上流流路 ３４ｂ 下流流路 ３４ｃ 連通流路 ３５、３６、５２、５３ 角部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気流路を流れる空気流量を測定する空
   気流量測定装置であって、 前記空気流路内に配設されるバイパス部材であって、前
   記空気流路内を流れる空気の一部が流入するＵ字状のバ
   イパス流路を形成するバイパス部材と、 前記バイパス流路内に配設される流量測定素子部と、 前記流量測定素子部と電気的に接続し、前記流量測定素
   子部で検出した空気流量の検出信号を出力する制御回路
   とを備え、 前記バイパス流路は、前記空気流路の一方の径方向に空
   気が流れる上流流路と、前記上流流路の下流側に設けら
   れ前記上流流路と反対の径方向に空気が流れる下流流路
   と、前記上流流路と前記下流流路とを連通する連通流路
   とを有し、前記上流流路と前記連通流路との連通部、な
   らびに前記下流流路と前記連通流路との連通部の少なく
   ともいずれか一方に面する前記バイパス部材の角部を曲
   面状に形成することを特徴とする空気流量測定装置。
2. 【請求項２】 前記連通流路の上流側および下流側に位
   置する前記角部の両方を曲面状に形成することを特徴と
   する請求項１記載の空気流量測定装置。
3. 【請求項３】 曲面状に形成されたいずれかの前記角部
   近傍に前記流量測定素子部を配設することを特徴とする
   請求項１または２記載の空気流量測定装置。
4. 【請求項４】 前記流量測定素子部は、発熱抵抗体およ
   び感温抵抗体を有することを特徴とする請求項１、２ま
   たは３記載の空気流量測定装置。