JPH0749979B2

JPH0749979B2 - 熱線式空気流量計

Info

Publication number: JPH0749979B2
Application number: JP2093105A
Authority: JP
Inventors: 裕之山田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH03291528A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、バイパス方式の熱線式空気流量計に係り、特
に自動車用エンジンの吸気流量計測に好適な熱線式空気
流量計に関する。

〔従来の技術〕

自動車用エンジンの吸気流量計としては、従来からバイ
パス方式の熱線式空気流量計が知られており、その例を
特開昭58−19510号、特開昭58−135917号、特開昭59−6
5217号、特開昭58−128412号、それに特開昭60−185118
号の各公報、及び実公昭63−38378号公報等に見ること
が出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このようなバイパス方式の熱線式空気流量計
のうち、バイパス通路の出口を、この通路の最下部（ダ
ウンドラフト方式の場合）に、流量計部材とスロットル
ボディ部材、またはこれらの部材間に挾み込まれるガス
ケット等を加えて、少なくとも２部材の組み合わせで形
成されたものがあるが、このような従来技術では、組立
時での精度保持の点で問題があり、流量検出精度にバラ
ツキを生じ易い。

他方、上記したバイパス通路を、その出口も含めて流量
形部材だけで構成するようにした従来技術では、精度保
持の点では特に問題は無いものの、この出口をバイバス
通路の最下部に形成出来ないため、バイパス通路内に水
が溜り易く、これにより検出精度低下の問題があった。

また、近年、構成の簡略化のため、流量計部材とスロッ
トルボディ部材の一体化や、小型化のため、長さ方向や
径方向寸法の縮小化に対する要求が強いが、このような
場合、従来技術では、スロットルバルブによる乱流の影
響による検出精度の低下や、吸気抵抗増大の点に配慮が
されておらず、特性の良い吸気流量計の提供が困難であ
るという問題があった。

本発明の目的は、組立精度や水溜りによる検出精度の低
下の虞れがなく、且つ、充分な小型化が得られるように
した熱線式空気流量計の提供にある。

〔課題を達成するための手段〕

上記目的を達成するため、バイパス通路の出口を、主空
気通路内での空気流通方向の上流側と下流側に位置する
少なくとも２個にしたものである。

また、上記目的を達成するため、バイパス通路に折返し
通路部を設け、バイパス通路の上記主空気通路内での空
気流入口と空気流出口間の寸法が、該バイパス通路の上
記主空気通路内での空気流通方向に沿った最大長寸法よ
りも小さくなるようにしたものである。

さらに、上記目的を達成するため、バイパス通路の空気
流入口を、上記バイパス通路の上流端から上記主空気通
路内に突出した管状部材にしたものである。

〔作用〕

バイパス通路の出口を、主空気通路内での空気流通方向
の上流側と下流側に位置する少なくとも２個にしたこと
により、上流側の出口によりスロットルバルブの影響を
受けることなく流量検出できるようにすると共に、下流
側の出口が水の排出口として働くようにできるので、精
度良く流量を検出することができる。

また、バイパス通路に折返し通路部を設けることによ
り、長さ方向の寸法を縮小しても、バイパス通路の出口
をスロットルバルブから充分に離れた位置に設置できる
ので、乱流による検出精度の低下を充分に抑えることが
できる。

さらに、バイパス通路の空気流入口を、上記バイパス通
路の上流端から主空気通路内に突出した管状部材にした
ことにより、主空気通路内での空気流に対する抵抗をあ
まり増加させないで、主空気通路の径を減少させること
ができ、且つ、オンセットがなくなるので、容易に小型
化できる。

〔実施例〕

以下、本発明による熱線式空気流量計について、図示の
実施例により詳細に説明る。

第１図は、本発明をSPI（シングルポイントインジ
ェクション）方式のシステムに適用した場合の一実施例
で、１は燃料噴射弁、２は流量計測ユニット、2aは熱線
と冷線の対からなる流量検出素子、３は上部部材（主空
気通路を形成する部材）、４はバイパス通路、4aは主出
口、4bは補助出口、4cは入口、５は主空気通路、６は絞
り弁（スロットルバルブ）、７はISC（アイドルスピ
ードコントロール）制御弁、7aはISC空気入口、８は
絞り弁本体（スロットルボディ）、９はガスケットであ
る。

図示してない空気フィルタを介して主空気通路５から取
り込まれた空気は、絞り弁６により流量制御されてエン
ジンに供給されるが、このとき、この主空気通路５内を
通過する空気流の一部は、所定の割合で入口4cからバイ
パス通路４内に流入し、主出口4aを通って主空気通路５
に合流する。

バイパス通路４には流量検出素子2aがあるので、これに
より流量が検出され、流量計測ユニット２から吸気流量
信号が出力されることになり、この信号が図示してない
制御装置に入力され、エンジンの燃料供給量が計算され
る。そして、この計算結果により燃料噴射弁１が制御さ
れ、燃料供給量制御が行われることになる。

そして、この実施例では、ISC制御弁７を通ってエンジ
ンに供給される空気の入口7aは、燃料噴射弁１の噴射口
よりも上流側に開口しており、これにより、ISC制御弁
７を通ってエンジンに供給される空気に燃料が流入しな
いようにしてある。また、このとき、この入口7aは、バ
イパス通路４の主出口4aの開口位置よりも下流側に位置
し、これにより、ISC制御弁７を通ってエンジンに供給
される空気の流量も計測できるようになっている。

ところで、この実施例では、第１図から明らかなよう
に、バイパス通路４には、主出口4aだけではなくて、そ
のほかに補助出口4bも設けてある。

第２図は、バイパス通路４の展開図で、まず、主出口4a
は、上部部材３に形成した開口部で作られ、他方、補助
出口4bは、絞り弁本体８の、上部部材３との結合面に設
けた切欠き部により形成されるようになっている。勿
論、これに対応して、ガスケット９にも切欠き部が設け
てある。

従って、この実施例によれば、主出口4aの位置や形状の
精度が上部部材３の加工精度にだけ依存するので、容易
に高精度を得ることができる上、補助出口4bがバイパス
通路４の最下流部に設けられているため、たとえバイパ
ス通路４内に水が流入したとしても、この水は補助出口
4bから直ちに排出されてしまうので、水溜り発生の虞れ
はなく、常に安定した空気流量計測を容易に得ることが
できる。

ところで、この場合、上記した効果を充分に得るために
は、バイパス通路４を通る空気流量のほとんどが、主出
口4aを通る空気流量に充分に依存するようにする必要が
ある。そうしないと、補助出口4bの位置精度による影響
を受けてしまうからである。

ここで、第３図はバイパス通路４の入口位置から下流に
向かう位置と、出口部との圧力差を示したもので、この
図から明らかなように、途中にある主出口4aでの圧力P₁
に比して、バイパス通路４の最下流端にある補助出口4b
での圧力P₂の方がかなり小さい。つまりP₁≫P₂になって
いる。

従って、この実施例では、補助出口4bを通ってバイパス
通路４から主空気通路５に戻る空気流量は、主出口4aか
ら流出する空気流量に比して充分に少なく抑えられるこ
とになり、上記した効果を確実に得ることができるので
ある。

なお、この補助出口4bは、上記したように、バイパス通
路４内に流入した水が排出するのに充分な開口面積を有
すれば良いので、かなり小さな面積のもので済み、主出
口4aの開口面積よりも充分に小さくすることができる
か、この点でも、この補助出口4bを設けたことによる悪
影響は、充分に少なく抑えることができる。

第４図はバイパス通路４内に水が溜ったときの、水の量
と計測変化を示したもので、この図から明らかなよう
に、水の量が多くなると誤差が増し、甚だしいときには
計測不能になることが判る。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第５図乃至第８図はそれぞれ第２図のＡ−Ａ線による断
面図で、まず、第５図の実施例は、補助出口4bを、上部
部材３の絞り弁本体８との結合面に設けた切欠き部によ
り形成するようにしたものであり、従って、この実施例
によれば、バイパス通路全体が上部部材３だけで形成で
き、構成が簡単でローコストにできる。

第６図は第１図及び第２図の実施例の場合で、この実施
例によれば、補助出口4bがバイパス通路４の最下端に位
置するので、水抜き効果が大であるという特徴がある。

第７図はガスケット９の厚さがかなり有る場合に適した
実施例で、ガスケット９の一部を切り欠いただけで補助
出口4bが形成されるようにしたものであり、従って、こ
の実施例も構成が簡単でローコストにできる。

第８図の実施例は、補助出口4bの形状を、バイパス通路
４内に溜ろうとした水が流出し易いようにしたもので、
このため主空気通路５内に向かって傾斜を付けたもので
あり、従って、この実施例によれば、簡単な形状加工だ
けで排水特性を大幅に改善することができる。

次に、本発明のさらに別の、小型化に適した実施例につ
いて説明する。

まず、第９図は、上部部材３と絞り弁本体８の双方の主
空気流通方向（以下、軸方向という）の寸法が充分に小
さくでき、これによりスロットルボディー体型の熱線式
空気流量計の小型化が充分に得られるようにしたもの
で、図において、4dはバイパス通路の折返し通路部、そ
して10は絞り弁の回動軸、さらに11はエアフローチャン
バであり、その他の部材は第１図の実施例と同じであ
る。すなわち、２は流量計測ユニット、2aは熱線と冷線
の対からなる流量検出素子、４はバイパス通路、4aは主
出口、4cは入口、５は主空気通路、６は絞り弁、９はガ
スケットである。

この第９図から明らかなように、この実施例では、バイ
パス通路４が、入口4cに続く直線部分から直ちに主出口
4aを通って主空気通路５に戻るように構成されているの
ではなくて、軸方向と反対に向かう折返し通路部4dを介
して、一旦、反対方向に進んでから主出口4aに到り、流
量検出素子2aの位置からさらに寸法Ｌのオフセットをも
って主空気通路５に戻るように構成されている点であ
る。

この結果、この実施例によれば、上部部材３と絞り弁本
体８の軸方向の寸法を縮小しても、絞り弁６の回動軸10
と主出口4aとの間の寸法ｌとして充分な値を持たせるこ
とができる。

第10図は、寸法ｌと空気流量計測誤差ΔQaとの関係を示
す特性図で、この第10図から明らかなように、従来技術
では、上部部材３と絞り弁本体８の軸方向の寸法を縮小
しょうとすると、この寸法ｌが不足し、充分な計測精度
を与えることができず、このため、従来技術では、小型
化が困難であったが、この第９図の実施例によれば、折
返し通路部4dが設けられているため、上部部材３と絞り
弁本体８の軸方向の寸法をかなり小さくしても、必要な
寸法ｌが充分に確保でき、従って、小型で高精度の熱線
式空気流量計が容易に得られるのである。

第11図と第12図は、バイパス通路の円周方向展開図で、
まず、第11図の実施例は、主出口4aを１個設けた、いわ
ば簡易型とでもいうべきものであるが、通路形成が容易
な上、バイパス通路長が短くて済み、この結果、エアフ
ローチャンバ11からバイパス空気への伝熱量が少なく抑
えられるので、吸気温度とエアフローチャンバ11との温
度差が大きくなった場合でも、計測精度の低下が少な
く、高精度が得られるという利点がある。

次に、第12図の実施例は、主出口4a複数個、例えば２個
設けたもので、主空気通路５内の空気流に乱れがあって
も、その影響をあまり受けないので、エンジンの吸気脈
動が多い場合でも充分な精度保持が可能であるという利
点がある。

ところで、バイパス通路全体のレイアウトとしては、第
９図の実施例のように、検出素子2aが設けられている直
管部分の反対側に折返し通路部4dと主出口4aを設けるよ
うにしたものの外にも、絞り弁回動軸10などの障害物の
存在を意識した実施例も可能であり、以下、このように
した実施例について説明する。

第13図、第14図、それに第15図は、主空気通路５の横断
面図で、これらの実施例は、いずれもバイパス通路全体
を絞り弁の回動軸10の一方の側に設けたもので、単純な
構成としては、第13図の実施例のようになる。

しかして、いずれの場合でも、エンジンの吸気脈動の影
響をなるべく受けないような位置に、主出口4aを設ける
ように配慮しなければならないが、このためには、バイ
パス通路全体の容積の増加が有効なので、第13図の実施
例では、このような容積増大要求が満たせない場合に
は、第14図、第15図の実施例のようにしてバイパス通路
を長くするようにしてやればよい。ここで、第14図の実
施例は、主出口4aが２個の場合で、第15図は１個の場合
であるが、この第15図の実施例では、流量計測ユニット
２が主空気通路５の中心に近接して設けられているの
で、外形寸法がちいさくなり、さらに小型化が可能にな
るという利点がある。

次に、本発明のさらに別の実施例について、第16図によ
り説明する。

この実施例は、第16図から明らかなように、バイパス通
路４の入口をパイプ4Aで構成したもので、その他、流量
計測ユニット２、上部部材３、主空気通路５などは、既
に説明した実施例の場合と同じである。

この実施例によれば、主空気通路５内に突出する部材が
パイプ4Aだけになるので、バイパス通路４を設置したこ
とによる主空気通路５の有効断面積の減少の度合いが少
なくて済み、結果として上部部材３の外径寸法が抑えら
れ、小型化が得られることになる。

また、このパイプ4Aの先端形状も、第16図のような直角
切断形状に限らず、第17図、第18図の実施例のように、
斜め切断形状にし、且つ、その斜め切断方向を上流方向
にしたパイプ4Bとしたり、横方向にしたパイプ4Cにした
りすることができ、さらには、これらのパイプの先端位
置l₁を選んだりすることができ、これにより、第19図、
第20図に示すように、バイパス通路入口での圧力差Δｐ
や、主空気流速とバイパス空気流速との比率を調整する
ことができ、流量測定範囲の変更などに柔軟に対応する
ことができる。

なお、これらのパイプ4Aなどについては、これらを別体
として上部部材３のバイパス通路４に挿入して取付ける
ようにしてもよく、あるいはダイカストなどにより一体
構成にしてもよい。ここで、一体構成にすれば、組立誤
差を無くすことができるので精度の向上が図れる上、原
価低減も図れることになる。

また、これらパイプ4A、4B、4Cを用いた実施例と第１図
乃至第15図で説明した実施例とを組み合わせて実施して
もよい。

次に、第21図、第22図は、スロットルボディー体型とし
て構成した本発明のさらに別の一実施例で、例えば第９
図の実施例では、上部部材３と絞り弁本体８との組み合
わせ構成となっているのを、本体ボディ12として一体構
成にしたものであり、さらに、この実施例では、絞り弁
回動軸10に絞り弁開度センサ13が設けてあるものであ
る。

なお、流量計測ユニット２、バイパス通路４、主出口4
a、主空気通路５、パイプ5B、絞り弁６、ISC制御弁７、
ISC空気入口7aなどは第１図乃至第18図で説明した実施
例と同じであり、7bはISC空気用のバイパス通路であ
る。

ISC制御弁７はアイドル回転速度など、絞り弁６によら
ないエンジン回転速度を制御するもので、絞り弁６を迂
回して設けられているISC空気用のバイパス通路7bの開
度を制御するようになっている。

そして、この実施例では、このISC空気用のバイパス通
路7bを介してエンジンに供給される吸気流量をも計測し
なければならないため、ISC空気入口7aは、図示したよ
うに、絞り弁６の上流側で、且つ、バイパス通路４の主
出口4aよりは下流側に設置する必要があるが、このと
き、さらに、ISC空気流量を精度良く計測するために
は、ISC空気入口7aと主出口4aとの間に適当な間隔を必
要とする。

しかして、この実施例によれば、バイパス通路４に、図
には表われていないが、折返し通路部が設けてあり、且
つ、その入口にはパイプ4Bが設けてあるので、高い流量
計測精度を保持しながら、充分に本体ボディ12の軸方向
の長さを抑えることが出来、小型化を充分に図ることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、製品間でのバイパス通路寸法のバラツ
キが抑えられ、且つ、バイパス通路内への水溜りが避け
られるから、空気流量計測精度の良い高性能の熱線式空
気流量計を容易に提供することができる。

また、本発明によれば、空気流量検出素子の設置位置に
左右されることなく、バイパス通路の出口位置を任意に
選定できるので、絞り弁による計測精度の低下をもたら
すことなく充分に小型化が可能になり、この結果、エン
ジンのレイアウト設計に大きな自由度が得られるという
効果がある。

さらに、本発明によれば、主空気通路の入口や出口の中
心にオフセットを与える必要が無くなり、且つ、バイパ
ス通路による主空気通路の有効断面積の減少を最小限に
抑えることができるから、結果的に外観形状が小さくで
き、小型化を充分に図ることができる。

加えて、本発明によれば、同一ボディのままで任意にバ
イパス比率の変更が可能になり、この結果、計測範囲の
変更にもかかわらず、同一ボディの共用化が可能で、コ
スト低減を充分に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱線式空気流量計の一実施例を示
す断面図、第２図はバイパス通路の展開図、第３図及び
第４図は動作説明用の特性図、第５図、第６図、第７図
それに第８図は夫々補助出口の種々の実施例を示す断面
図、第９図は本発明の他の一実施例を示す断面図、第10
図は動作説明用の特性図、第11図と第12図はバイパス通
路の展開図、第13図、第14図それに第15図はバイパス通
路の種々の実施例を示す断面図、第16図は本発明のさら
に別の一実施例を示す断面図、第17図と第18図はバイパ
ス通路入口の夫々別の一実施例を示す説明図、第19図及
び第20図は動作説明用の特性図、第21図は本発明をスロ
ットルボディー体型として具体化した一実施例を示す上
面図、第22図は同じく断面図である。１……燃料噴射弁、２……流量計測ユニット、2a……熱
線と冷線の対からなる流量検出素子、３……上部部材
（主空気通路を形成する部材）、４……バイパス通路、
4a……主出口、4b……補助出口、4c……入口、５……主
空気通路、６……絞り弁（スロットルバルブ）、７……
ISC（アイドルスピードコントロール）制御弁、7a
……ISC空気入口、８……絞り弁本体（スロットルボデ
ィ）、９……ガスケット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絞り弁より上流側の主空気通路にバイパス
通路を設け、このバイパス通路の直管部分に流量計測用
のセンサ部を有するバイパス方式の熱線式空気流量計に
おいて、上記バイパス通路の空気流出口が、上記主空気
通路内での空気流通方向の上流側と下流側に位置する少
なくとも２個の空気流出口で構成されていることを特徴
とする熱線式空気流量計。
【請求項２】請求項１の発明において、上記バイパス通
路の空気流出口のうち上記下流側に位置する空気流出口
の位置が、上記バイパス通路の直管部分の最下流端と同
じ位置になるように構成されていることを特徴とする熱
線式空気流量計。
【請求項３】請求項２の発明において、上記主空気通路
を形成する部材がスロットルボディを形成している部材
と別体に構成され、上記下流側に位置する空気流出口の
少なくとも一部が、上記主空気通路を形成する部材と上
記スロットルボディを形成している部材との組み合わせ
により形成されていることを特徴とする熱線式空気流量
計。
【請求項４】請求項２の発明において、上記下流側に位
置する空気流出口が、上記主空気通路内での空気流通方
向の下流側に向かう傾斜部を備えていることを特徴とす
る熱線式空気流量計。
【請求項５】絞り弁より上流側の主空気通路にバイパス
通路を設け、このバイパス通路の直管部分に流量計測用
のセンサ部を有するバイパス方式の熱線式空気流量計に
おいて、上記バイパス通路に折返し通路部を設け、バイ
パス通路の上記主空気通路内での空気流入口と空気流出
口間の寸法が、該バイパス通路の上記主空気通路内での
空気流通方向に沿った最大長寸法よりも小さくなるよう
に構成したことを特徴とする熱線式空気流量計。
【請求項６】請求項５の発明において、上記バイパス通
路の空気流入口が、上記バイパス通路の上流端から上記
主空気通路内に突出した管状部材で構成されていること
を特徴とする熱線式空気流量計。
【請求項７】請求項５の発明において、上記バイパス通
路の少なくとも空気流入口が、上記主空気通路内壁面か
ら膨出して空気流の上流方向に開口した管状に形成され
ていることを特徴とする熱線式空気流量計。
【請求項８】請求項５の発明において、上記バイパス通
路が、上記主空気通路の側壁に沿って該主空気通路内の
空気流通方向とほぼ直角に延びる通路部を有し、この通
路部内に上記流量計測用のセンサ部が位置するように構
成したことを特徴とする熱線式空気流量計。
【請求項９】絞り弁より上流側の主空気通路にバイパス
通路を設け、このバイパス通路の直管部分に流量計測用
のセンサ部を有するバイパス方式の熱線式空気流量計に
おいて、上記バイパス通路の空気流入口が、上記バイパ
ス通路の上流端から上記主空気通路内に突出した管状部
材で構成されていることを特徴とする熱線式空気流量
計。
【請求項１０】請求項６及び９のいずれかの発明におい
て、上記管状部材の端面が、直角切断状態と斜め切断状
態の少なくとも一方であることを特徴とする熱線式空気
流量計。
【請求項１１】請求項５及び９のいずれかの発明におい
て、上記主空気通路を形成する部材がスロットルボディ
を形成している部材と一体に構成されていることを特徴
とする熱線式空気流量計。