JPH0789071B2 - 空気流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は空気流量計に関するものであり、特に、内燃機
関の吸気管に配置され、そのセンサとして白金等の熱線
式センサを用いた空気流量計に関するものである。

（従来の技術） 内燃機関の吸気管に配置される空気流量計には、種々の
方式のものがあるが、その中でも、センサとして白金線
等の熱線を用いたいわゆる熱線式の空気流量計は、応答
が良く、また単位時間当りに流れる空気の質量が測定で
きる等の理由により、広く用いられている。

このような空気流量計においては、センサは、例えば特
開昭56-108911号公報、実開昭59-158030号公報等に記載
されているように、吸気管内に配置された筒状体内に設
けられたり、あるいは特開昭59-190623号公報等に記載
されているように、吸気管内の吸気通路から分岐するよ
うに配置されたバイパス通路の直線部内に設けられたり
している。

ところで、周知のように、吸気管内を通過する空気流
は、当該内燃機関のシリンダ内に配置されたピストンの
往復運動により吸引されるものであるから、その速度は
前記往復運動に応じて変動する。すなわち、前記空気流
は、脈動流である。

前述した各公報に記載された空気流量計においては、前
記脈動流により、吸入空気量の測定が不正確になるおそ
れがある。

したがって、例えば、特開昭57-64109号公報および特開
昭58-10612号公報に記載されているように、バイパス通
路内に熱線式センサが配置された空気流量計において、
前記バイパス通路の、前記サンサよりも空気流下流側
に、サージタンク、あるいは大気圧が作用するように形
成されたダイヤフラム室を設けるように構成された空気
流量計が提案されている。

空気流量計をこのように構成することにより、空気流の
脈動が緩和され、吸入空気量の測定を比較的正確に行う
ことができる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記した従来の技術は、次のような問題点を有してい
た。

（１） センサがバイパス通路内に配置されている場合
には、該バイパス通路の、空気流下流側における端部が
吸気管内側面部に開口しているため、該端部よりバイパ
ス通路内の空気が吸引され、この結果、該バイパス通路
内の空気流を比較的層流状態にしやすい。

ところが、センサが配置されたバイパス通路の直線部
は、前記吸気管内側面部に開口したバイパス通路の後端
部と屈曲して接続されているので、該屈曲部において空
気流が乱れやすい。したがって、センサは、前記バイパ
ス通路の直線部の、空気流下流側を避けて配置される必
要がある。

この結果、前記バイパス通路は比較的長く形成されなく
てはならなくなり、当該空気流量計が前記空気流方向に
大型化する。

さらに、前記バイパス通路は、吸気側側壁内部、あるい
は側壁外面に直接形成されるために、該バイパス通路を
構成する壁面に、当該内燃機関で発生する熱が伝導し、
センサ、あるいはバイパス通路を通過する空気が加熱さ
れてしまうおそれがある。この結果、空気流量の計測が
不正確になる。

また、当該空気流量計の空気通路を横切るようにパイプ
状のバイパス通路を配置した空気流量計においては、該
バイパス通路の製作に精密さが要求され、当該空気流量
計の製作が極めて面倒である。

（２） センサが、吸気管内に配置された筒状体内に設
けられている場合には、該筒状体内の空気流に乱れが多
く、空気流を層流状態にしてセンサに当てることは困難
である。またこの結果、必然的に前記筒状体を空気流通
過方向に長く形成しなければならなくなる。

したがって、空気流量計が少なくとも前記空気流方向に
大型化する。

また、このタイプの空気流量計においては、吸入空気流
の脈動を緩和する技術がいまだ提案されておらず、吸入
空気量の測定をあまり正確に行うことができない。

さらに、バックファイアが生じたときに、その爆風によ
り、センサが損傷を受けやすく、当該空気流量計の寿命
が短くなるという欠点もある。

さらにまた、バックファイアが生じたときにも、その爆
風を吸入空気として検出してしまうので、正確な吸入空
気量を測定することができない。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用） 前記の問題点を解決するために、本発明は、その内部に
熱線式センサを備え、空気流下流側に底部を有するセン
シング通路と、該センシング通路の周囲に吸気通路とを
設けるとともに、前記センシング通路と前記吸気通路の
側面とを連通するように連通路を設け、さらに、前記セ
ンシング通路の底部を凹状に形成するという手段を講じ
た点に特徴がある。

これにより、センシング通路内に流入する空気が、前記
連通路を介して、前記吸気通路内を通過する空気流によ
り放射状に広がるように吸引されるようになり、前記セ
ンシング通路内に空気流が、該空気流通過方向にあまり
移動することなく、確実に層流状態になることができ、
また、前記センシング通路内を通過する空気流の脈動
が、前記凹部内に流入する空気のエアダンパ効果により
緩和されるという作用効果を生じさせることができる。

また、バックファイアによる爆風が、前記センサが配置
されたセンシング通路内に流入しないという作用効果も
生じさせることができる。

（実施例） 以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。

第１図は第３図をＢ−Ｂ線で切断した断面図、第２図は
本発明の第１の実施例の側面図、第３図は第２図を空気
流上流側から見た本発明の第１の実施例の正面図、第４
図は第２図を空気流下流側から見た本発明の第１の実施
例の背面図、第５図は第１図をＣ−Ｃ線で切断した断面
図である。第５図においては、第１〜４図に示されたカ
バー13、および該カバー13内に配置された回路基板11
（第１図）等は省略されている。

まず、第２図において、空気流量計100は、車両に搭載
された内燃機関の吸気管に配置される。空気流量計100
には、その両端部にジョイント101および102が接続さ
れ、前記ジョイント101は、吸気管のエアクリーナ（図
示せず）側に、また前記ジョイント102は、吸気管の燃
料噴射弁および絞り弁（いずれも図示せず）側に、それ
ぞれ接続される。

したがって、エアクリーナから吸入される空気は、矢印
Ａ方向に通過する。

つぎに、第1,3,5図において、上流側ボディ１の、前記
ジョイント101との接続部側には、ジョイント101の内径
とほぼ同一の内径を有する大径部1Bが形成され、さらに
該大径部1Bの周囲には、Ｏリング配置用の環状溝1Z、お
よび前記ジョイント101と接続を行うための複数のボル
ト穴1Yが形成されている。

また、前記上流側ボディ１の、下流側ボディ２と対向す
る側には、Ｏリング15配置用の環状溝1Wおよび複数のめ
ねじ18B（第５図）が形成されている。

前記上流側ボディ１の中央部には、この例においては、
第１図に示されるように、筒状の圧入カラー３およびタ
ーミナルカラー４が配置されている。前記圧入カラー３
およびターミナルカラー４の内壁は、吸入空気量を検出
するセンシング通路21を構成している。

前記圧入カラー３およびターミナルカラー４は、樹脂、
セラミック、金属等の材料により形成されている。

また、前記圧入カラー３およびターミナルカラー４は、
上流側ボディ１および／あるいは後述するターミナルホ
ルダ５等と一体的に形成されてもよい。

前記圧入カラー３の空気流上流側端部（以下、先端部と
いう）、すなわちセンシング通路21の先端部は、後述す
る吸気通路29よりも、空気流上流側に突出するように描
かれているが、前記吸気通路29の先端部と同一面となる
ように、あるいは該先端部よりも空気流下流側に後退す
るように構成されてもよい。

前記上流側ボディ１の、圧入カラー３およびターミナル
カラー４の外側には、複数の吸気通路1Aが穿設されてい
る。

前記ターミナルカラー４の内側には、熱線式の空気流量
センサ７および温度補償センサ８が配置されている。前
記サンサ7,8のリード線は、おねじ19Dにより上流側ボデ
ィ１に取付けられたターミナルホルダ５を介して、当該
上流側ボディ１の外部に引出されている。

前記ターミナルホルダ５は、樹脂、セラミック、金属等
の材料により形成されている。

前記空気流量センサ７および温度補償センサ８を用いて
吸入空気量を検出するための吸入空気量検出回路は、上
流側ボディ１の外壁に固着された回路基板11に形成され
ている。そして、この回路基板11に、前記リード線が接
続されている。

前記回路基板11には、前記吸入空気量検出回路に加え
て、該検出回路により検出された吸入空気量に応じた燃
料を燃料噴射弁より噴射するために、前記検出回路より
出力された信号を増幅し、そしてその増幅信号より燃料
噴射弁の開弁時間（デューティ比）を設定する制御回路
が形成されている。前記吸入空気量検出回路および制御
回路は、公知であるので、その説明は省略する。

前記回路基板11は、電気的外乱を遮る特性を有する、樹
脂性のカバー13で覆われている。前記カバー13は、上流
側ボディ１との間にガスケット14を配置した状態で、お
ねじ19Cにより上流側ボディ１に取付けられている。

符号12は、電力制御用抵抗素子である。

つぎに、第1,4,5図において、前記下流側ボディ２の、
前記ジョイント102との接続部側には、該ジョイント102
の内径とほぼ同一の内径を有する大径部2Bが形成され、
さらに該大径部2Bの周囲には、Ｏリング配置用の環状溝
2Z、および前記ジョイント102と接続を行うための複数
のボルト穴2Yが形成されている。

前記下流側ボディ２には、前記センシング通路21の、空
気流下流側端部（以下、後端部という）に対応するよう
に、筒状の凹部30が穿設されている。

緩衝部材９は、前記凹部30の深さよりも短い柱状体であ
り、該凹部30内に配置されている。そして、前記緩衝部
材９は、おねじ19Aにより、下流側ボディ２に固定され
ている。これにより、前記センシング通路21の後端部、
換言すれば、センシング通路21の底部には、Ｘなる深さ
を有する凹状の緩衝室31が形成されている。

前記下流側ボディ２の、前記凹部30の周囲には、前記上
流側ボディ１に形成された吸気通路1Aに対応するよう
に、複数の吸気通路2Aが形成されている。

前記下流側ボディ２は、上流側ボディ１の環状溝1WにＯ
リング15を配置した状態で、上流側ボディ１に固着され
る。前記固着は、上流側ボディ１に形成されためねじ18
B（第５図）に、おねじ19B（第４図）を螺合させること
により行われる。

前記各吸気通路1Aおよび吸気通路2Aにより構成される吸
気通路29は、センシング通路21と平行になるように形成
されている。

また、この実施例においては、前記吸気通路29は、ベン
チュリ形状に形成されているが、本発明においては特に
これのみに限定されることはなく、単に筒状となるよう
に形成されてもよい。

前記上流側ボディ１およびターミナルカラー４、ならび
に下流側ボディ２には、第1,3,5図に示されたように、
それらが接合されたときに、前記センシング通路21が、
前記各吸気通路29の側壁に連通するように、連通路22が
形成されている。

前記連通路22の空気流下流側の面は、この実施例におい
ては、下流側ボディ２の、上流側ボディ１側の面に沿う
ように形成されている。また、前記連通路22の空気流上
流側の面は、センシング通路21内を通過する空気流が吸
気通路29に乱れることなく流出するように、滑らかに形
成されている。

以上の構成を有する本発明の第１の実施例において、当
該空気流量計100が搭載された内燃機関の運転を開始す
ると、該内燃機関の吸気管先端部に配置されたエアクリ
ーナから空気が吸引され、空気流量計100内を矢印Ａ方
向（第1,2図）に通過する。前述したように、センシン
グ通路21は、各吸気通路29の側壁に開口しているので、
該センシング通路21内に流入した空気は、連通路22より
前記各吸気通路29内に吸引される。

ここで、前述したように、各吸気通路29は、それぞれ同
一の形状を有するとともに、第３〜５図に示したよう
に、その隣合うもの同士の距離が等しくなるように、か
つそれぞれの、センシング通路21の中心部からの距離が
等しくなるように、形成されている。

また、前記各連通路22も、各々が同一形状となるように
形成されている。

この結果、センシング通路21内に流入した空気は、該セ
ンシング通路21の後端部において放射状に広がるように
均一に流出するので、センシング通路をあまり長く形成
することなく、該センシング通路21内を通過する空気流
を、層流状態とすることができる。

また、センシング通路21の空気流下流側に、該下流側に
へこむ形の凹状の緩衝室31を設けたので、当該空気流量
計100内を通過する空気流に脈動が生じていても、該緩
衝室31内に流入する空気が、いわゆるエアダンパとして
機能し、これにより、センシング通路21内を通過する空
気流の脈動が平滑化され、あるいは緩和される。この結
果、空気流量センサ７および温度補償センサ８に速度が
あまり変動することのない、安定した空気流を当てるこ
とができる。

したがって、当該空気流量計を、空気流通過方向にあま
り長く製作することなく、吸入空気量の検出を正確に行
うことができる。

ところで、この空気流を平滑化、あるいは緩和するため
に設けられる緩衝室の最適な形状、大きさ、あるいは深
さは、当該内燃機関の排気量、気筒数、吸気管の形状お
よび長さ、もしくは当該内燃機関が搭載される車両の形
態、あるいは当該空気流量計の吸気通路、センシング通
路の形状、大きさ等の種々の要因により決定される。

この緩衝室31の形状、大きさ、あるいは深さは、凹部30
内に配置された緩衝部材９を異なる形状のものに交換す
ることにより、変えることができる。

以下に、緩衝部材の変形例を説明する。

第６図は本発明の第２の実施例の断面図であり、第１図
と同様の図である。第６図において、第１図と同一の符
号は同一または同等部分を示している。

第６図において、センシング通路21後端部の凹部30内に
配置された緩衝部材209は、その中央部がセンシング通
路21内を通過する空気流の上流側に突出するように形成
されている。

この例においては、前記凹部30の内面、および緩衝部材
209の表面により構成される緩衝室231は、Ｙなる深さを
有している。

この空気流量計200においても、前記緩衝室231内に流入
する空気のエアダンパ作用により、センシング通路21内
を通過する空気流の脈動が緩和される。

第７図は本発明の第３の実施例の断面図であり、第1,6
図と同様の図である。第７図において、第1,6図と同一
の符号は同一または同等部分を示している。

第７図において、凹部30内に配置された緩衝部材309
は、その中央部がセンシング通路21内を通過する空気流
の下流側にへこむように形成されている。

この例においては、前記緩衝部材309の表面により構成
される緩衝室331は、Ｚなる深さを有している。

この空気流量計300においても、前記緩衝室331内に流入
する空気のエアダンパ作用により、センシング通路21内
を通過する空気流の脈動が緩和される。

第８図は本発明の第４の実施例の断面図であり、第1,6,
7図と同様の図である。第８図において、第1,6,7図と同
一の符号は、同一または同等部分を示している。この第
４の実施例は、前記第３の実施例の変形例である。

前述した第１ないし第３の実施例においては、連通路22
の一部を構成する、下流側ボディ２の、上流側ボディ１
側の面（第７図においては、符号Ｑで示される面）、換
言すれば、連通路22の、空気流下流側の面は、センシン
グ通路21内に流入する空気流に対してほぼ垂直な平面状
に形成されている。このような連通路を有する空気流量
計においては、前記空気流が吸気通路29内に吸引される
ときに、空気流が、前記連通路22の空気流下流側の面に
衝突して乱れ、その吸引効率が低下するおそれがある。

本発明の第４の実施例は、この欠点を除去するために創
作されたものである。

第８図において、緩衝部材409は、凹部30から突出する
ように形成されていて、その空気流上流側の面は、その
中央部にZ1なる深さの緩衝室431を構成する凹部と、そ
の周囲に連通路22の空気流下流側の面を構成する部分Ｒ
とを具備している。前記部分Ｒは、空気流上流に向かっ
て突出するように形成されている。

この構成を有する空気流量計400においては、センシン
グ通路21内に流入した空気が、滑らかに吸気通路29内に
吸引されるので、該吸引効率が向上する。また、前記緩
衝室431内に流入する空気のエアダンパ作用により、セ
ンシング通路21内を通過する空気流の脈動が緩和され
る。

ところで、前記連通路22は、センシング通路21内を通過
する空気流を、吸気通路29内に導入するために形成され
たものであり、その最適な形状は、当該内燃機関の排気
量、気筒数、吸気管の形状および長さ、もしくは当該内
燃機関が搭載される車両の形態、あるいは当該空気流量
計の吸気通路、センシング通路の形状、大きさ等の種々
の要因により決定される。

したがって、この実施例のように、緩衝部材に、連通路
22の空気流下流側の面を構成する部分Ｒを一体に形成す
れば、該緩衝部材の交換の際に、連通路22の形状および
大きさを変えることもでき、これにより、内燃機関ある
いは車両の形態に応じて、連通路を最適な形状に設定す
ることができる。

第９図は本発明の第５の実施例の断面図であり、第1,6,
7,8図と同様の図である。第９図において、第1,6,7.8図
と同一の符号は、同一または同等部分を示している。こ
の第５の実施例は、前記第４の実施例の変形例である。

第９図において、連通路22の、空気流下流側の面Ｒは、
第８図に示された空気流量計400と同様に、吸気通路29
内に吸引される空気流が乱れないように、空気流上流側
に突出するように形成されているが、前記面Ｒは、下流
側ボディ502と一体に形成されている。

前記下流側ボディ502の、センシング通路21の底部に相
当する部分には、凹部30が穿設されていて、その内部に
は、緩衝部材509が配置されている。緩衝室531は、Z2な
る深さを有している。

この構成を有する空気流量計500においても、センシン
グ通路21内に流入した空気が、滑らかに吸気通路29内に
吸引されるので、該吸引効率が向上する。また、前記緩
衝室531内に流入する空気のエアダンパ作用により、セ
ンシング通路21内を通過する空気流の脈動が緩和され
る。

このように、センシング通路21の底部に配置される緩衝
部材を、当該空気流量計のボディ（この例においては、
下流側ボディ２）に着脱自在に取付けることができるよ
うに構成すれば、内燃機関あるいは該内燃機関が搭載さ
れる車両の形態が変わっても、前記緩衝部材を異なる形
状のものに変えることにより、緩衝室の大きさおよび形
状を変えることができ、これにより、内燃機関あるいは
車両の形態にかかわらず、センシング通路21内を通過す
る空気流の脈動を、常に最適な状態で、緩和することが
できる。

換言すれば、前記緩衝部材以外の部材を、内燃機関ある
いは該内燃機関が搭載される車両の形態にかかわらず、
共通化することができる。

したがって、当該空気流量計を大量生産することがで
き、その製作を効率良く、かつ安価に行うことができ
る。

なお本発明においては、特にこれのみに限定されること
はなく、前記緩衝部材を当該空気流量計のボディと一体
に形成してもよい。

さて、前述の説明においては、連通路22は、１つの吸気
通路に対して１つだけ設けられるものとしたが、本発明
においては特にこれのみに限定されることはなく、２以
上設けられてもよい。

また、センシング通路21の周囲には、空気流通過方向か
ら見た形状が円形で、同一の大きさの吸気通路29が、互
いに隣合うもの同士の距離が等しくなるように、かつセ
ンシング通路21の中心からの距離が等しくなるように、
４個形成されているが、本発明においては、特にこれの
みに限定されることはない。

つまり、前記吸気通路29は、連通路22を介して、センシ
ング通路21内の空気流を吸引することにより、該センシ
ング通路21内の空気流を層流にするためのものであり、
そのための最適な形状、個数および配列は、前記センシ
ング通路21もしくは連通路22の断面形状、大きさ、長
さ、または当該内燃機関の排気量、気筒数、吸気管形
状、吸気管長さ等の種々の要因により変化する。

したがって、前記吸気通路29の形状、個数および配列
は、前記種々の要因に応じて、変形されることが望まし
い。

さらに、吸気通路29はセンシング通路21の周囲に複数設
けられ、その各々に１つずつ連通路22が形成されるもの
として説明したが、センシング通路21を取巻くように、
すなわちＣ字形状に１つだけ吸気通路を設け、該吸気通
路に連通路を複数個、あるいは該吸気通路に沿うように
Ｃ字形状の連通路を１つ形成するようにしてもよい。

さらにまた、吸気通路29がベンチュリ状を成していると
きは、該吸気通路29は、第１図においては、そのベンチ
ュリ最狭部に連通部22が開口するように形成されている
が、本発明においては特にこれのみに限定されることは
なく、前記ベンチュリ最狭部から空気流上流側あるいは
下流側にずれた位置に連通路22が開口するように形成さ
れてもよい。

さらにまた、センシング通路21の形状も当該内燃機関の
気筒数、吸気管長さ等の各種要因に応じて、いかなる形
状に設定されてもよいことは当然である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、その
内部に熱線式センサを備え、空気流下流側に底部を有す
るセンシング通路の周囲に、吸気通路を設けるととも
に、センシング通路と前記吸気通路の側面とを連通する
連通路を設け、さらに前記センシング通路の底部を、該
センシング通路内を通過する空気流の下流側にへこむ緩
衝室を有するように形成したので、次のような効果が達
成される。

（１） 前記吸気通路を通過する空気流により、センシ
ング通路内に流入する空気がその底部側より放射状に吸
引されるので、該空気が空気流通過方向にあまり移動す
ることなく、確実に層流状態になる。

また、前記センシング通路内を通過する空気流の脈動
が、前記緩衝室内に流入する空気のエアダンパ効果によ
り平滑化、あるいは緩和される。

したがって、当該空気流量計を前記空気流通過方向にあ
まり大きく形成することなく、速度変動の少ない空気流
を熱線式センサに当てることができ、該センサによる吸
入空気量の測定を確実に正確に行うことができる。

（２） センシング通路は、吸気通路の側面と連通して
いるので、換言すれば、センシング通路は底部を備えて
いるので、バックファイアが生じても、前記センシング
通路内に配置されたセンサが爆風にさらされにくくな
る。

この結果、バックファイアによりセンサの寿命が短くな
ったり、劣化したりすることが少なくなる。

また、バックファイアによる爆風を吸入空気量として計
測することが少なくなるので、常に正確な吸入空気量を
計測することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。第
２図は本発明の第１の実施例の側面図である。第３図は
第２図を空気流上流側から見た本発明の第１の実施例の
正面図である。第４図は第２図を空気流下流側から見た
本発明の第１の実施例の背面図である。第５図は第１図
をＣ−Ｃ線で切断した断面図である。第６図は本発明の
第２の実施例の断面図である。第７図は本発明の第３の
実施例の断面図である。第８図は本発明の第４の実施例
の断面図である。第９図は本発明の第５の実施例の断面
図である。 １……上流側ボディ、1A,2A,29……吸気通路、2,502…
…下流側ボディ、３……圧入カラー、４……ターミナル
カラー、５……ターミナルホルダ、７……空気流量セン
サ、８……温度補償センサ、9,209,309,409,509……緩
衝部材、11……回路基板、21……センシング通路、22…
…連通路、30……凹部、31,231,331,431,531……緩衝
室、100,200,300,400,500……空気流量計

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気量を計測すべく内燃機関の吸気管
   に介装される空気流量計であって、前記吸気管のほぼ中
   心軸線上に配置され、空気流下流側に底部を有するセン
   シング通路、および前記センシング通路を外囲するよう
   に該センシング通路と平行に配置された少なくとも一つ
   の吸気通路を備えた流量計本体と、 前記センシング通路に配置された熱線式センサと、 前記センシング通路の底部より上流側で前記センシング
   通路および前記吸気通路を連通する連通路とを具備し、 前記センシング通路の底部には、前記連通路よりも下流
   側に凹ませて位置させた緩衝室を形成したことを特徴と
   する空気流量計。
2. 【請求項２】前記緩衝室の底部には、前記センシング通
   路内の空気流変動に対する緩衝部材が配置されたことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の空気流量
   計。
3. 【請求項３】前記緩衝部材の空気流側の面は実質上平面
   であることを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載
   の空気流量計。
4. 【請求項４】前記緩衝部材の空気流側の面は凹面である
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載の空気
   流量計。
5. 【請求項５】前記緩衝部材の空気流側の面は凸面である
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載の空気
   流量計。
6. 【請求項６】前記緩衝部材は、着脱、交換可能であるこ
   とを特徴とする前記特許請求の範囲第２ないし５項のい
   ずれかに記載の空気流量計。