JPH0744826U - 吸入空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸気通路内に逆方向の空気流が発生した場合
でも、熱線素子が誤検出を行う可能性を小さくし、検出
精度を向上できるようにするものである。 【構成】 管部材２，３と共に吸気通路を構成するケー
シング２１を、円筒状のパイプ等から湾曲部２１Ａを有
する略Ｌ字形状に形成する。そして、ケーシング２１内
には細長棒状のブラケット２４を介して空気流量検出用
の熱線素子２３を取付け、その取付け位置は湾曲部２１
Ａよりも下流側でケーシング２１の中心軸よりも下方へ
と壁面２１Ｂ側に所定寸法だけ偏心した位置とする。こ
れにより、熱線素子２３をケーシング２１内で順方向の
流速が逆方向よりも速くなるような位置に配設でき、方
向性をもっていない熱線素子２３がケーシング２１内を
逆方向に流れる流速を検知して検出エラーが発生するの
を防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気流量を検出するのに好適に用 いられる吸入空気流量検出装置に関し、特に、吸気通路内への排気の吹返し、吸 気通路内での脈動流等によって吸入空気流量を誤検出したりするのを防止できる ようにした吸入空気流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図９に従来技術の吸入空気流量検出装置を示す。

【０００３】 図において、１は吸入空気流量検出装置の本体を構成するケーシングを示し、 該ケーシング１は円筒状のパイプ等によって形成され、その両端側は円筒状の管 部材２，３と接続されている。ここで、該ケーシング１は管部材２，３と共にエ ンジンのシリンダ（図示せず）と連通する吸気通路を形成し、管部材２の一端側 にはエアクリーナ（図示せず）等が設けられている。そして、該ケーシング１お よび管部材２，３はエアクリーナで清浄化した空気（外気）を管部材３の他端側 に接続されるシリンダ内へとピストン（図示せず）の往復動に応じて吸込ませる ようになっている。

【０００４】 ４はケーシング１内に細長棒状のブラケット５を介して取付けられた熱線素子 を示し、該熱線素子４は温度変化に対応して抵抗値が変化する白金線等からなる 感熱抵抗体によって形成され、外部からリード線６，６等を介して加熱されるこ とにより熱線流量計（ホットワイヤエアフロメータ）を構成するようになってい る。ここで、該熱線素子４はブラケット５を介してケーシング１の中心軸上に配 設され、この中心軸上を通る空気の流速Ｖ₁ またはＶ₂ 等を検知することにより 、図示しないコントロールユニット等で平均流速Ｖ₀ を演算させ、平均流速Ｖ₀ と断面積Ａとから流量Ｑを求める下記の数１の式、

【０００５】

【数１】 Ｑ＝Ａ×Ｖ₀ から吸入空気流量を検出するようになっている。

【０００６】 即ち、ケーシング１および管部材２，３等からなる吸気通路は直線状に伸長し ているので、内部を流通する吸入空気流は吸気通路の中心軸に対して対称となり 、その流速分布は図９中に２点鎖線で例示する如く、遅いときには流速分布Ｆ₁ となり、速くなると流速分布Ｆ₂ となる。そして、該熱線素子４は吸入空気の流 速Ｖ₁ ，Ｖ₂ 等が速くなればなる程冷却され、抵抗値が変化するから、例えば流 速分布Ｆ₁ ，Ｆ₂ のうち中心軸上を通る流速Ｖ₁ ，Ｖ₂ を前記抵抗値の変化とし て検知し、この流速Ｖ₁ ，Ｖ₂ から流速分布Ｆ₁ ，Ｆ₂ の平均流速を演算させる ことによって、吸入空気流量を検出するようになっている。

【０００７】 従来技術の吸入空気流量検出装置は上述の如き構成を有するもので、ケーシン グ１の中心軸上に配設され、外部から各リード線６等を介して通電され加熱され ている熱線素子４はケーシング１内を流通する吸入空気によって冷却され、中心 軸上を通る吸入空気の流速Ｖ₁ ，Ｖ₂ 等を抵抗値の変化として検知することによ り、吸入空気流量を逐一検出できるようになっている。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述した従来技術では、熱線素子４が吸入空気の流速Ｖ₁ ，Ｖ₂ 等 に基づいて冷却されるときの抵抗値の変化により吸入空気流量を検出しているか ら、熱線素子４は図１０に示す如くエンジンのシリンダ側へと順方向に流れる吸 入空気流によって冷却されると共に、図１１に示す如く逆方向に流れる空気流に よっても冷却されてしまい、この逆方向の空気流により吸入空気流量を誤検出す るという未解決な問題がある。

【０００９】 即ち、吸気通路内を流通する吸入空気は多気筒のシリンダ内で各ピストンが往 復動するに応じて、各吸気弁（図示せず）が開弁したときに各シリンダ内へと吸 込まれるから、吸入空気は吸気通路内で脈動するようになり、例えば熱線素子４ の位置での流速Ｖは図１２中に示す如く、エンジンの低速域では特性７のように 変化し、中速域では特性８のように、高速域では特性９のように変化する。

【００１０】 この場合、低速域ではエンジンの吸、排気量が共に小さいから、特性７の脈動 状態も比較的小さいものの、中速域となって吸、排気量が増加してくると、排気 弁（図示せず）と吸気弁とのオーバラップにより、排気弁の閉弁前に吸気弁が開 弁して、排気の一部が吸気弁から吸気通路内に吹返すことがあるから、流速Ｖは 特性８の部分８Ａ，８Ｂ，…のように一時的にマイナスとなり、吸入空気は吸気 通路内で図１１中に例示した如く逆方向に流れてしまう。また、高速域ではエン ジンの高速回転により前記オーバラップ時間が短かくなる上に、複数のシリンダ 間で排気の吹返しを打消し合うようになるから、特性９のように流速Ｖがマイナ スとなることはなくなる。

【００１１】 このため従来技術では、熱線素子４によりエンジンの低、高速域での吸入空気 流量Ｑを図１３中に例示する如く特性１０，１２として、流速Ｖの特性７，９に 対応させて検出できるものの、中速域では特性８の部分８Ａ，８Ｂ，…により逆 方向の流速Ｖを熱線素子４が検知し、特性１１の部分１１Ａ，１１Ｂ，…のよう に各シリンダ内へと吸込まれる吸入空気流量Ｑとして余分に誤検出してしまう。 この結果、実際に吸入された吸入空気の実流量Ｑ_a と熱線素子４により検出さ れた吸入空気流量Ｑとの関係は図１４中に曲線部１３として示すように誤検出分 だけ余分に検出して、検出精度が低下してしまうという問題がある。

【００１２】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は排気の吹返 しや脈動等によって吸気通路内に逆方向の空気流等が発生した場合でも、熱線素 子が逆方向の流速を検知して誤検出を行う可能性を確実に小さくでき、検出精度 を向上できるようにした吸入空気流量検出装置を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 上述した課題を解決するために本考案は、エンジンの吸気通路に、吸入空気量 を検出する熱線素子を配設した吸入空気流量検出装置において、吸入空気の順方 向の流速が逆方向の流速よりも速くなる位置に前記熱線素子を設けたことを特徴 としてなる構成を採用している。

【００１４】

【作用】

エンジンに吸入空気を供給する吸気通路の途中に位置して、吸入空気流の順方 向の流速が逆方向よりも速くなる位置に熱線素子を設けたから、該熱線素子が逆 方向の流速を検知することによる検出エラーを小さくでき、順方向の流速に基づ き吸入空気流量を実流量にほぼ対応させて検出することができる。

【００１５】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１ないし図８に基づいて説明する。なお、実施例で は前述した図９に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明 を省略するものとする。

【００１６】 而して、図１ないし図５は本考案の第１の実施例を示している。

【００１７】 図中、２１は管部材２，３と共に吸気通路を形成する通路部材としてのケーシ ングを示し、該ケーシング２１は従来技術で述べたケーシング１と同様に吸入空 気流量検出装置の本体を構成するものの、該ケーシング２１は円筒状のパイプ等 を略Ｌ字形状に湾曲させることによって形成され、湾曲部２１Ａを有している。 そして、該ケーシング２１の両端側に接続される管部材２，３は互いに略垂直と なるように配設され、これらは図２、図３に示す曲管２２と同様に順方向と逆方 向とで流速分布Ｆ，Ｆ′が異なるような流路形状をもって形成されている。

【００１８】 ２３はケーシング２１内に細長棒状のブラケット２４を介して取付けられた空 気流量検出用の熱線素子を示し、該熱線素子２３は従来技術で述べた熱線素子４ と同様に形成されているものの、その取付け位置は湾曲部２１Ａよりも下流側で ケーシング２１の中心軸よりも図中下方へと壁面２１Ｂ側に所定寸法だけ偏心し た位置となっている。

【００１９】 即ち、曲管２２内では図２、図３に例示する如く湾曲部２２Ａの下流側で、順 方向の流速分布Ｆと逆方向の流速分布Ｆ′とが中心軸に対して上下方向に逆向き の偏流状態となることが知られているから、順方向の流速Ｖが最大となり、これ よりも逆方向の流速Ｖが小さくなる所定位置、例えば点Ａに対応する位置に熱線 素子２３は配設されている。

【００２０】 この場合、ケーシング２１の壁面２１Ｂ近傍では壁面２１Ｂの表面荒さ等によ って空気流が乱されること及び、空気流の速度境界層を考慮して、ケーシング２ １の内径を２ｒ（半径ｒ）としたとき、壁面２１Ｂから距離ｒ／５以上離間して 熱線素子２３を配設すればよく、例えば図２、図３中の点Ｂに対応する位置に熱 線素子２３を配設してもよい。そして、該熱線素子２３は外部のリード線２５， ２５等を介して通電されることにより、所定温度まで加熱されて流速Ｖ₃ ，Ｖ₄ 等を検知し、流速分布Ｆ₃ ，Ｆ₄ 等の平均流速Ｖ₀ をコントロールユニット等で 演算させ、吸入空気流量Ｑを検出するようになっている。

【００２１】 本実施例による吸入空気流量検出装置は上述の如き構成を有するもので、その 基本的動作については従来技術によるものと格別差異はない。

【００２２】 然るに本実施例では、通路部材としてのケーシング２１を、曲管２２の如く順 方向と逆方向とで流速分布Ｆ，Ｆ′が異なるように略Ｌ字形状に湾曲させて形成 し、熱線素子２３をケーシング２１内で順方向の流速が逆方向よりも速くなるよ うな所定位置、例えば図２、図３中の点Ａに対応する位置に配設したから、方向 性をもっていない熱線素子２３がケーシング２１内を逆方向に流れる流速を検知 して検出エラーが発生するのを可及的に防止でき、順方向の流速Ｖ₃ ，Ｖ₄ 等を 検知することによって、吸入空気流量Ｑを実際の吸入空気の実流量Ｑ_a にほぼ対 応させて、図１４中の特性線１３′の如く検出することができる。

【００２３】 即ち、点Ａに対応する熱線素子２３の位置での吸入空気の流速Ｖは、エンジン の中速域でも図４中に示す特性２６の如く脈動するようになり、特性２６の部分 ２６Ａ，２６Ｂ，…は僅かにマイナスとなる程度で、図１２中に示した特性８の 部分８Ａ，８Ｂ，…と比較して逆向き（マイナス）の流速Ｖが生じるような事態 を実質的になくすことができる。

【００２４】 この結果、熱線素子２３により検出される吸入空気流量Ｑは図５中に示す特性 ２７のように変化し、特性２７の部分２７Ａ，２７Ｂ，…は無視しうる程度に小 さくなり、従来技術で図１４中に例示した如く曲線部１３分の誤検出を実質的に なくすことができ、熱線素子２３による吸入空気流量Ｑの検出精度を確実に向上 させることができる。

【００２５】 次に、図６ないし図８は本考案の第２の実施例を示し、本実施例の特徴は通路 部材としてのケーシング３１に、上流側から下流側に向けて漸次縮径する円弧（ ４分円）状またはテーパ状の絞り部３１Ａと垂直に拡径する環状の段部３１Ｂと を設け、該絞り部３１Ａよりも下流側に位置するケーシング３１内の所定位置に 熱線素子３２をブラケット３３を介して配設したことにある。

【００２６】 ここで、ケーシング３１は管部材２，３間に接続されてこれらと共に吸気通路 を形成し、図７および図８に示す絞り管３４と同様に順方向と逆方向とで流速分 布Ｆ，Ｆ′が異なる流路形状を有している。即ち、絞り管３４内では順方向の流 れは絞り部３４Ａによって漸次絞られるから、中心軸の近傍で流速Ｖが増加し、 壁面３４Ｃの近傍で低下し、絞り部３４Ａの下流側では図７に示す流速分布Ｆと なり、逆方向の流れは段部３４Ｂによって急激に絞られるため、流速Ｖが全体的 に低下し、図８に示す流速分布Ｆ′となることが知られている。

【００２７】 そこで、中心軸上に位置し、順方向の流速Ｖが最大となり、これよりも逆方向 の流速Ｖが小さくなる図７、図８中の点Ｃに対応させて、ケーシング３１内の所 定位置に熱線素子３２を配設し、該熱線素子３２によって逆方向の流速Ｖを検知 することによる検出エラーを確実に小さくできるようにしている。

【００２８】 そして、該熱線素子３２は前記第１の実施例で述べた熱線素子２３と同様に外 部のリード線３５，３５を介して通電されることにより、所定温度まで加熱され て流速Ｖ₅ ，Ｖ₆ 等を検知し、流速分布Ｆ₅ ，Ｆ₆ 等の平均流速Ｖ₀ をコントロ ールユニット等で演算させ、吸入空気流量Ｑを検出するようになっている。

【００２９】 かくして、このように構成される本実施例でも、前記第１の実施例とほぼ同様 の作用効果を得ることができ、熱線素子３２による吸入空気流量Ｑの検出精度を 確実に向上させることができる。

【００３０】 なお、前記第２の実施例では、熱線素子３２をケーシング３１の中心軸上で所 定位置に配設するものとして述べたが、熱線素子３２は中心軸の近傍に配設すれ ばよく、例えば図７、図８中の点Ｄの位置等に対応するケーシング３１内の所定 位置に配設してもよい。

【００３１】 また、前記各実施例では、熱線素子２３（３２）として、例えばセラミックの 筒体等に白金線を巻回したり、白金薄膜を蒸着することにより形成した小径の抵 抗素子を用いてもよく、あるいは円形状の枠体に白金線を張設することにより形 成した熱線抵抗体等を用いてもよい。

【００３２】

【考案の効果】

以上詳述した通り本考案によれば、エンジンの吸気通路に吸入空気の順方向の 流速が逆方向よりも速くなる位置に熱線素子を配設したから、該熱線素子が逆方 向の流速を検知して誤検出を行う可能性を確実に小さくでき、順方向の流速を検 知することにより、実流量に対応した吸入空気流量を検出でき、熱線素子による 吸入空気流量の検出精度を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例による流量検出装置を設
けた吸気通路を示す縦断面図である。

【図２】図１中の吸気通路内を流れる順方向の流速分布
を示す縦断面図である。

【図３】逆方向の流速分布を示す図２と同様の縦断面図
である。

【図４】吸入空気の流速を示す特性線図である。

【図５】検出された吸入空気流量を示す特性線図であ
る。

【図６】本考案の第２の実施例による流量検出装置を設
けた吸気通路を示す縦断面図である。

【図７】図６中の絞り管内を流れる順方向の流速分布を
示す縦断面図である。

【図８】逆方向の流速分布を示す図７と同様の縦断面図
である。

【図９】従来技術による流量検出装置を設けた吸気通路
を示す縦断面図である。

【図１０】図９中の吸気通路内を流れる順方向の流速分
布を示す縦断面図である。

【図１１】逆方向の流速分布を示す図１０と同様の縦断
面図である。

【図１２】吸入空気の流速を示す特性線図である。

【図１３】検出された吸入空気流量を示す特性線図であ
る。

【図１４】吸入空気の実流量と検出された吸入空気流量
との関係を示す特性線図である。

【符号の説明】

２，３ 管部材 ２１，３１ ケーシング（通路部材） ２１Ａ 湾曲部 ２１Ｂ 壁面 ２２ 曲管 ２３，３２ 熱線素子 ２４，３３ ブラケット ３１Ａ 絞り部 ３１Ｂ 段部 ３４ 絞り管 Ｆ，Ｆ′，Ｆ₃ ，Ｆ₄ ，Ｆ₅ ，Ｆ₆ 流速分布 Ｖ，Ｖ₃ ，Ｖ₄ ，Ｖ₅ ，Ｖ₆ 流速

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの吸気通路に、吸入空気量を検
   出する熱線素子を配設した吸入空気流量検出装置におい
   て、吸入空気の順方向の流速が逆方向の流速よりも速く
   なる位置に前記熱線素子を設けたことを特徴とする吸入
   空気流量検出装置。