JPH0422267Y2

JPH0422267Y2 -

Info

Publication number: JPH0422267Y2
Application number: JP6216284U
Authority: JP
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1992-05-21
Also published as: JPS60174829U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、内燃機関に用いる吸入空気量検出装
置に関する。

従来技術内燃機関の吸気通路内に熱線風速計を配置し、
この熱線風速計によつて吸入空気量を検出するこ
とは公知である。ところが内燃機関においては燃
焼室内での燃焼時間が長くなつて吸気弁開弁時ま
で燃焼が継続すると吸気弁開弁時に吸気通路内に
吹き返した高温ガスによつて吸気通路内の燃料が
着火燃焼せしめられるという、いわゆるバツクフ
アイアを生じる。従つて熱線風速計を吸気通路内
に配置するとバツクフアイアによる燃焼生成物に
よつて熱線が汚損され、その結果吸入空気量を正
確に検出することが困難になるという問題を生ず
る。

このような問題を解決するために吸気通路内に
大ベンチユリを形成し、大ベンチユリ上流の吸気
通路からバイパス通路を分岐してこれを大ベンチ
ユリ内に連結し、バイパス通路内に熱線風速計を
挿入してバイパス通路内を流れる吸入空気量を検
出するようにした吸入空気量検出装置が特開昭56
−77716号公報に記載されているように公知であ
る。しかしながらバイパス通路に熱線風速計を配
置すると熱線風速計の汚損は防止できるもののバ
イパス通路内を流れる吸入空気量は特に高吸入空
気量時に通路抵抗の増大のために減少し、従つて
吸入空気量を全吸入空気量域に亘つて正確に検出
することができないという問題は生じる。従つて
この吸入空気量検出装置ではバイパス通路をその
入口に動圧が作用するように配置してバイパス通
路内を流れる吸入空気量を増大せしめるようにし
ている。しかしながらこのようにバイパス通路を
その入口に動圧が作用するように配置しても吸入
空気量を十分に増大させることはできず、従つて
この吸入空気量検出装置においてバイパス通路内
を流れる吸入空気量を増大せしめるには大ベンチ
ユリの径を小さくしなければならない。しかしな
がら大ベンチユリの径を小さくすると今度は機関
高速高負荷運転時における充填効率が低下し、従
つて大ベンチユリの径を小さくすることはできな
い。

一方、大ベンチユリ上流の吸気通路内に小ベン
チユリを配置し、この小ベンチユリ内に熱線風速
計を配置した吸入空気量検出器が特開昭57−
23818号公報に記載されているように公知である。
このように熱線風速計を小ベンチユリ内に配置す
ると熱線風速計周りを流れる吸入空気の流速を速
めることはできるが熱線風速計がバツクフアイア
による燃焼生成物によつて汚損されるという問題
を生ずる。

考案の目的本考案は感熱抵抗型流速検出素子がバツクフア
イアによる燃焼生成物によつて汚染されるのを阻
止しつつ感熱抵抗型流速検出素子周りの吸入空気
の流速を増大せしめて全吸入空気量域に亘り正確
に吸入空気量を検出できるようにした吸入空気量
検出装置を提供することにある。

考案の構成本考案の構成は、吸気通路内に大ベンチユリを
形成し、大ベンチユリ上流の吸気通路内に吸気通
路よりも小径でかつ吸気通路の軸線方向に延びる
中空円筒状の小ベンチユリを設けて小ベンチユリ
の出口を大ベンチユリ内に配置し、小ベンチユリ
上流の吸気通路と小ベンチユリ内部とを連通する
バイパス通路を小ベンチユリに併設してバイパス
通路内に感熱抵抗型流速検出素子を挿入したこと
にある。

実施例第１図を参照すると、１は内燃機関の吸気管、
２は吸気通路、３は吸気通路２内に形成された大
ベンチユリ、４は大ベンチユリ３上流の吸気通路
２内に配置された小ベンチユリを夫々示す。小ベ
ンチユリ４は吸気通路２よりも小さな径を有して
吸気通路２の軸線上を延び、小ベンチユリ４の出
口５は大ベンチユリ３の最狭部に位置する。小ベ
ンチユリ４は小ベンチユリ４と一体形成された支
持部６を介して吸気管１の内壁面に固着される。
支持部６内には小ベンチユリ４のベンチユリ部４
ａと平行をなして延びるバイパス通路７が形成さ
れ、このバイパス通路７の流入口８は吸気通路２
の上流に向けて開口する。第１図に示す実施例で
は、小ベンチユリ４の入口９とバイパス通路７の
流入口８は同一平面内に位置する。一方、小ベン
チユリ４の円筒状週壁内には環状溝１０が形成さ
れ、この環状溝１０はバイパス通路７の一部を形
成する。環状溝１０は小ベンチユリ４のベンチユ
リ部４ａの最狭部あるいは最狭部近傍においてベ
ンチユリ部４ａの内壁面上に形成された流出口１
１を介してベンチユリ部４ａ内に連結される。従
つてバイパス通路７は小ベンチユリ４上流の吸気
通路２と小ベンチユリ４のベンチユリ部４ａとを
連通することになる。

一方、バイパス通路７内には感熱抵抗型流速検
出素子１２が配置される。この検出素子１２には
非導電性断熱性材料からなる検出素子ホルダ１３
によつて支持された流速検出素子１４と吸気温検
出用素子１５とにより構成される。第４図はこれ
ら流速検出用素子１４と吸気温検出用素子１５の
拡大図を示す。第４図を参照すると流速検出用素
子１４は薄肉平板状の基体２６からなり、基体１
６の表面上に薄膜の加熱抵抗体R_Hと感熱抵抗体
R₂が形成される。第４図からわかるように加熱
抵抗体R_H吸入空気の流れ方向に対して感熱抵抗
体R₂の上流側に配置される。一方、吸気温検出
用素子１５も薄肉平板状の基体１７からなり、基
体１７の表面上には薄膜の感熱抵抗体R₁が形成
される。吸気温検出用素子１５は流速検出用素子
１４の下流側に配置され、しかも第１図に示すよ
うに吸気温検出用素子１５はバイパス通路７の軸
線に対し直角方向において流速検出用素子１４か
ら間隔を隔てて配置される。

第５図は第４図に示す感熱抵抗型流速検出素子
１２の検出回路を示す。第５図を参照すると加熱
抵抗体R_Hの一端は固定抵抗R_Sを介して接地され、
加熱抵抗体R_Hの他端はトランジスタT_rのエミツ
タに接続される。また一対の固定抵抗r₁，r₂が設
けられ、これら固定抵抗r₁，r₂と感熱抵抗体R₁，
R₂によりブリツジ回路が形成される。固定抵抗
r₁，r₂の接続点ＰはコンパレータＣの一方の入力
端子に接続され、感熱抵抗体R₁，R₂の接続点Ｑ
はコンパレータＣの他方の入力端子に接続され
る。また、コンパレータＣの出力端子はトランジ
スタT_rのベースに接続される。感熱抵抗体R₁，
R₂は抵抗温度係数の大きな材料から形成されて
おり、感熱抵抗体R₂の温度が感熱抵抗体R₁の温
度よりも一定温度Δtだけ高いときに接続点Ｐ，
Ｑの電圧が等しくなるように感熱抵抗体R₁，R₂，
r₁，r₂の抵抗値が定められている。従つて感熱抵
抗体R₁，R₂の温度差がΔtよりも小さくなると接
続点Ｑの電圧は接続点Ｐの電圧よりも高くなり、
その結果コンパレータＣの出力電圧は高レベルと
なる。コンパレータＣの出力電圧は高レベルにな
るとトランジスタT_rはオンとなり、加熱抵抗体
R_Hに電力が供給されるために感熱抵抗体R₂の温
度が上昇する。次いで感熱抵抗体R₁，R₂の温度
差がΔtに等しくなるとコンパレータＣの出力電
圧は低レベルになり、その結果トランジスタT_r
がオフとなるために加熱抵抗体R_Hへの電力の供
給が停止される。このように加熱抵抗体R_Hへの
電力の供給を制御することによつて感熱抵抗体
R₁，R₂の温度差Δtが一定に保持される。

一方、直径ｄの白金線を流速νの流体内に配置
し、白金線を加熱したときに流体によつて持ち去
られる熱量Ｈは次のL.V.Kingの式によつて表わ
される。

Ｈ＝KT＋√2ＴここでＫ：流体の熱伝導率 Cv：流体の定容比熱 ρ：流体の密度Ｔ：白金線の温度と流体の温度との温度
差この式を本考案に適用すると温度差Ｔは感熱抵
抗体R₁，R₂の温度差Δtに等しくなる。また、感
熱抵抗体R₁，R₂の温度差Δtを一定に保持するた
めには流体によつて持ち去られる熱量Ｈと等しい
熱量を感熱抵抗体R₂に加えなければならず、従
つて熱量Ｈは加熱抵抗体R_Hの発熱量i²Ｒ／Ｊに等
しくなる。ここでｉは加熱抵抗体R_Hを流れる電
流値、Ｒは加熱抵抗体R_Hの抵抗値、Ｊは熱の仕
事当量である。従つて加熱抵抗体R_Hとして抵抗
温度係数が極めて小さい抵抗を用いれば上式は次
のように簡単に表わせる。

i²＝Ｂ√＋ＣここでＢ，Ｃは流体の種類や加熱抵抗体R_Hの
抵抗値から定まる定数である。

従つてこの式から加熱抵抗体R_Hに流れる電流
を検出すれば流体の速度νを検出できることがわ
かる。第５図に示す実施例では抵抗R_Sの一端の
電圧を検出器Ｄにより検出することによつて加熱
抵抗体R_Hを流れる電流を検出するようにしてい
る。従つてこの検出器Ｄによりバイパス通路７内
を流れる吸入空気の流速を計測でき、斯くして機
関シリンダ内に供給される吸入空気量を検出する
ことができる。

再び第１図を参照すると、吸入空気が吸気通路
２内を流れると大ベンチユリ３内に負圧が発生
し、同時に小ベンチユリ４のベンチユリ部４ａ内
にも負圧が発生する。ところが前述したように小
ベンチユリ４の出口５は大ベンチユリ３の最狭部
内に位置しているので大ベンチユリ３内に発生す
る最大負圧がベンチユリ部４ａ内に加わり、この
負圧が小ベンチユリ４内を流れる吸入空気流によ
つてベンチユリ部４ａ内に発生する負圧に重畳さ
れるためにベンチユリ部４ａ内には極めて大きな
負圧が発生する。従つてバイパス通路７の流入口
８と流出口１１との圧力差が大きくなるためにバ
イパス通路７内を流れる吸入空気の流速が増大せ
しめられる。また、バイパス通路７の流出口８に
は動圧が作用するので吸入空気の流速は更に増大
せしめられる。その結果、高吸入空気量時にバイ
パス通路７の通路抵抗が増大してもバイパス通路
７内を流れる吸入空気の流速は十分に速められ、
斯くして吸入空気の流速を精度よく検出されるこ
とができるので機関シリンダ内に供給される吸入
空気量を精度よく検出することができる。また、
バツクフアイアが生じても燃焼生成物が感熱抵抗
型流速検出素子１２に到達することがないので感
熱抵抗型流速検出素子１２が燃焼生成物によつて
汚損される危険性はない。

第６図に別の実施例を示す。この実施例では小
ベンチユリ４がパイプ２０を介して吸気管１に固
定され、このパイプ２０内にバイパス通路７の一
部が形成される。また、流出口１１はベンチユリ
部４ａの内壁面全周に亘つて延びる環状形をな
す。更に、吸気管１の外壁面上には検出ユニツト
２１が固着され、この検出ユニツト２１内にバイ
パス通路７が形成される。バイパス通路７の流入
口８は小ベンチユリ４上流の吸気通路２内に開口
し、バイパス通路７内に流速検出用素子１４と吸
気温検出用素子１５からなる感熱抵抗型流速検出
素子１２が配置される。この実施例においてもベ
ンチユリ部４ａ内に大きな負圧が発生するのでバ
イパス通路７内を流れる吸入空気の流速を増大せ
しめることができる。

第７図から第１２図は更に別の実施例を示す。
この実施例では小ベンチユリ４の支持部６内に円
筒孔３０が形成され、この円筒孔３０内に中空ス
リーブ３１が挿入される。そしてこの中空スリー
ブ３１内にバイパス通路７が形成される。第７図
から第１０図に示されるように中空スリーブ３１
は大径の上端部３２と小径の下端部３３とを有
し、大径上端部３２には一対のフランジ３４が形
成される。これらフランジ３４には夫々ねじ孔３
５が形成され、ねじ孔３５内に挿入されたねじに
よつて中空スリーブ３１は支持部６に固締され
る。一方、第７図、第１１図および第１２図に示
されるように検出素子ホルダ１３は支持部６の円
筒孔３０内に横方向から嵌合可能な突出部３６を
有し、この突出部３６に円孔３７が形成される。
この円孔３７は中空スリーブ３１の小径下端部３
３の外径とほぼ等しい内径を有し、突出部３６の
半円筒状先端部は円筒孔３０の内径とほぼ等しい
外径を有する。中空スリーブ３１の小径下端部３
３は突出部３６の円孔３７内に嵌着され、従つて
突出部３６は中空スリーブ３１の小径下端部３３
と円筒孔３０間において固定保持される。突出部
３６の円孔３７内には感熱抵抗型流速検出素子１
２の流速検出用素子１４と吸気温検出素子１５と
が配置され、これらの各素子１４，１５はリード
端子３８、３９によつて突出部３６により支持さ
れる。第８図から第１０図に示すように中空スリ
ーブ３１の小径下端部３３にはリード端子３８，
３９を夫々受容するスリツト４０，４１が形成さ
れる。検出素子ホルダ１３の突出部３６が第７図
に示されるように中空スリーブ３１の小径下端部
３３と円筒孔３０間に挿入されると流速検出用素
子１４と吸気温検出用素子１５はバイパス通路７
内に位置し、従つてこれら流速検出用素子１４お
よび吸気温検出用素子１５によつてバイパス通路
７内を流れる吸入空気の流速を検出できることに
なる。この実施例では各素子１４，１５上流のバ
イパス通路７内の内壁面上には段差がなく滑らか
に形成されているのでバイパス通路７内に流入し
た空気は乱れることなく各素子１４，１５に達
し、斯くして吸入空気の流速を正確に検出するこ
とができる。

考案の効果バイパス通路の流入口と流出口との圧力差を大
きくすることができるので吸入空気量が多く、従
つてバイパス通路の通路抵抗が大きいときであつ
てもバイパス通路内を流れる吸入空気の流速を十
分に速めることができる。その結果、全吸入空気
量域に亘つて吸入空気量を正確に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による吸入空気量検出装置の側
面断面図、第２図は第１図の−線に沿つてみ
た断面図、第３図は第１図の−線に沿つてみ
た断面図、第４図は第１図の−線に沿つてみ
た感熱抵抗型流速検出素子の拡大正面図、第５図
は検出回路図、第６図は別の実施例の側面断面
図、第７図は更に別の実施例の側面断面図、第８
図は中空スリーブの側面断面図、第９図は第１０
図の−線に沿つてみた中空スリーブの側面断
面図、第１０図は第８図の中空スリーブの底面
図、第１１図は検出素子ホルダの側面断面図、第
１２図は第１１図の検出素子ホルダの平面図であ
る。２……吸気通路、３……大ベンチユリ、４……
小ベンチユリ、７……バイパス通路、８……流入
口、１１……流出口、１２……感熱抵抗型流速検
出素子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

吸気通路内に大ベンチユリを形成し、該大ベン
チユリ上流の吸気通路内に吸気通路よりも小径で
かつ吸気通路の軸線方向に延びる中空円筒状の小
ベンチユリを設けて該小ベンチユリの出口を大ベ
ンチユリ内に配置し、該小ベンチユリ上流の吸気
通路と小ベンチユリ内部とを連通するバイパス通
路を小ベンチユリに併設して該バイパス通路内に
感熱抵抗型流速検出素子を挿入した吸入空気量検
出装置。