JPH0812094B2 - 流量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば内燃機関の吸入空気量の測定等に使
用される流量測定装置に関し、特に、計測精度を向上す
る技術に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の吸入空気量の測定に使用される流量測定装
置として、従来、第４図に示すようなものがある（実開
昭64−50323号公報等参照）。

即ち、図において、吸入通路に介装されてセンサ部を
構成する発熱抵抗体としてのホットフィルム素子１と基
準抵抗２とが直列に接続される。又、ホットフィルム素
子１と同一雰囲気中に配設される温度補償抵抗３と固定
抵抗4,5とが直列に接続される。そして、この２つの直
列回路が並列に接続されて、ブリッジ回路が形成され
る。このブリッジ回路のホットフィルム素子１及び基準
抵抗２とが直列に接続されている側の分圧点ａの電位Us
（基準抵抗２の端子電圧）と、温度補償抵抗３と固定抵
抗4,5とが直列に接続されている側の分圧点ｂの電圧Us
（固定抵抗５の端子電圧）とが差動増幅器６に入力され
るようになっており、この差動増幅器６とトランジスタ
7,8によりブリッジ回路への供給電流が制御される。

従って、ブリッジ回路が平衡している状態において、
例えば吸入空気流量が増大すると、ホットフィルム素子
１がより冷却されてその抵抗値が減少し、ブリッジ回路
が非平衡となり、基準抵抗２の端子電圧Vsが増大して、
差動増幅器６の出力が増大する。これにより、トランジ
スタ7,8によって制御されるブリッジ回路への供給電流
が増大し、ホットフィルム素子１が加熱されてその抵抗
値が増大してブリッジ回路の平衡状態が回復される。

ここで、吸入空気温度が低下すると、ホットフィルム
素子１が冷却されてその抵抗値が減少するが、ホットフ
ィルム素子１と同一雰囲気中にある温度補償抵抗３も同
時に冷却され、その抵抗値が減少するから、ブリッジ回
路へ供給される電流値が吸入空気温度の変化により変化
するのが抑制される。

即ち、吸入空気流量とブリッジ回路への供給電流とが
吸入空気温度に無関係に対応することになり、例えば、
基準抵抗２の端子電圧Usを検出することにより吸入空気
流量が計測される。

尚、上記ホットフィルム素子１は、例えば、所定の面
積部を有する絶縁部材としてのセラミック管の外周面に
白金の薄膜層を被覆検出した円筒型の構造となってい
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、上述のような従来の流量測定装置にあって
は、次のような問題点があった。

即ち、吸気通路の中心軸近傍の狭い範囲における吸気
流速をホットフィルム素子１の冷却度により測定して吸
気通路を流れる吸気流量を計測するようにしているた
め、例えば、吸気通路内を流れる吸気流にこの上流側に
配置されたエアクリーナや吸気管の曲がり等を原因とす
る偏流等が生じると、吸気通路内を流れる吸気の平均流
速とセンサ部を配した部位の吸気流速とに差が生じる。

この結果、例えば、第５図（ａ）に示すようにセンサ
部９の上流側が直管である場合と、第５図（ｂ）に示す
ように曲がり管である場合とでは、夫々A,Bで示した吸
気の流速分布が異なり、第６図に示すように、吸入空気
流量Ｑと流量計の出力Usとの関係にずれを生じ、車種毎
に吸気通路を形成する吸気管のレイアウトが異なる場合
には、車種毎に混合比を修正する修正係数マップ等を変
化させて用意する必要があり、エンジンの制御システム
が複雑化する要因となっていた。

このような問題点を解決するため、従来では、絞り部
や整流格子，整流板を吸気通路に配設することが知られ
ているが、これらの部材は圧力損失（動圧減衰効果作
用）により、吸気の速度分布の偏りを平均化するもので
あるから、圧力損失を犠牲にした構成であった。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、
圧力損失を犠牲にすることなく、流体の偏流による影響
を防止するようにした流量測定装置を提供することを目
的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため、本発明の流量測定装置は、流体通路に発熱
体からなるセンサ部を備え、該流体通路を流れる流体流
量を流体流速に応じて温度変化する発熱抵抗体の抵抗変
化に基づいて検出する流量計を備えた流量測定装置にお
いて、前記センサ部を流体通路の略中心軸上に配設し、
該流体通路の前記センサ部上流位置の略中心軸上に、流
体通路の略中心軸に沿って伸びる貫通穴を有しかつ外周
面が流線形状に形成された略円筒状の整流部材を配設し
た構成とする。

〈作用〉 かかる構成において、流体通路を流れる流体は、整流
部材の貫通穴と該整流部材外周面と流体通路内周面との
間とを通ってセンサ部の位置する方向に流れる。

この場合、流体通路の中心軸に沿って流れる流体の軸
方向成分は、整流部材の貫通穴を通ってスムーズに流
れ、センサ部に至る。

一方、流体通路の内周部に沿って流れる通路周方向成
分は、整流部材外周面と流体通路内周面との間を通過す
る。

ここで、例えば、流体の流速分布に偏りが生じると、
整流部材外周面と流体通路内周面との間の一部を通過す
る流体の流れが増加するが、この流体の流れは通路の中
央部に集中して流れるようになる。

即ち、上記のように通過する流体の流れが増加する結
果、圧力が高まる一方、他部では逆に通過する流体の流
れが少なくなるため圧力が低くなる。

この結果、一部を通過する流体の流れが圧力の低い他
部の方に整流部材の流線形状に沿ってスムーズに流れ、
他部を流れる流体があるため、この流体の流れと合流し
て、結果的に流体は通路の中央部に集中して流れるよう
になり、流体の偏流が解消される。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、内燃機関におけるエアクリーナ下流
側の吸気通路を構成する吸気管10は、上流側が大径に、
下流側が小径に形成され、これら大径なる部分と小径な
る部分とは、略円錐体形状のテーパ部分により滑らかに
連接され、この連接部分にベンチュリー通路部11が形成
される。

かかる吸気管10における小径部分の通路の中心軸上に
は、流量計における発熱抵抗体としてのホットフィルム
素子等からなるセンサ部12が配設されている。

この流量計は、流体通路を流れる流体流量を流体流速
に応じて温度変化するホットフィルム素子等の抵抗変化
に基づいて検出する構成であることは従来と同様であ
る。

そして、前記吸気管10内通路の前記センサ部12上流位
置即ち、大径部分の通路の略中心軸上には、該通路の略
中心軸に沿って延びる貫通穴13を有しかつ外周面が流線
形状に形成された略円筒状の整流部材14が配設される。

ここで、第２図は第１図（ａ）の０〜ａ〜ｂ〜ｃに対
応した通路断面積の変化状態を示す図で、この図の０〜
ａ〜ｂの如く通路断面積が変化するように、上記整流部
材14外周面の流線形状が設定される。

かかる整流部材14は、その外周面に夫々一端部が連結
され、かつ他端部が吸気管10内周面に連結される取付足
15であって、整流部材14の中心軸を中心として周方向に
90度の角度で離間する４本の取付足15により吸気管10内
に保持される。

尚、図中、16は制御回路である。

上述のような整流部材を設けることにより、次のよう
な作用・効果が奏される。

即ち、吸気管10を流れる吸気は、整流部材14の貫通穴
13と該整流部材14外周面と吸気管10内周面との間とを通
ってセンサ部12の位置する方向に流れる。

この場合、吸気の吸気管10内通路の中心軸に沿って流
れる成分、つまり吸気の通路軸方向成分は、整流部材14
の貫通穴13を通ってスムーズに流れ、センサ部に至る。

一方、吸気の吸気管10内通路の内周部に沿って流れる
成分、つまり吸気の通路周方向成分は、整流部材14外周
面と吸気管10内周面との間を通過する。

ここで、例えば、第３図に示すように吸気の流速分布
Ｃに偏りが生じると、同図と第１図（ｂ）のＤ部分を通
過する吸気流が増加するが、この吸気流は通路の中央部
に集中して流れるようになる。

即ち、上記Ｄ部分では通過する吸気流が増加する結
果、圧力が高まる一方、第３図及び第１図（ｂ）のＥ部
分では逆に通過する吸気流が少なくなるため圧力が低く
なる。この結果、Ｄ部分では通過する吸気流が圧力の低
いＥ部分の方に整流部材14の流線形状に沿ってスムーズ
に流れ、Ｅ部分を流れる吸気があるため、この吸気流と
合流して、結果的に吸気は通路の中央部に集中して流れ
るようになると共に、ベンチュリー部11の作用によっ
て、吸気はより中央に集中してセンサ部12に流れ、吸気
の偏流が解消される。

以上の結果、例えば、吸気通路内を流れる吸気流にこ
の上流側に配置されたエアクリーナや吸気管の曲がり等
を原因とする偏流等が生じても、吸気通路内を流れる吸
気の平均流速とセンサ部12を設けた部位の吸気流速とに
差が生じない。

この結果、例えば、センサ部12の上流側が直管である
場合と、曲がり管である場合とで、吸入空気流量と流量
計の出力との関係にずれを生じなくなる。

従って、車種毎に吸気通路を形成する吸気管のレイア
ウトが異なった場合にあっても、車種毎に混合比を修正
する修正係数マップ等を変化させて用意する必要がなく
なり、エンジンの制御システムの簡略化が可能となる。

又、かかる構成の整流部材14は、上記の説明から明ら
かなように圧力損失（動的減衰効果作用）により、吸気
の速度分布の偏りを平均化するものではなく、圧力損失
を犠牲にするこがないという利点がある。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、流体通路を流
れる流体流量を流体流速に応じて温度変化する発熱抵抗
体の抵抗変化に基づいて検出する流量計を備えた流量測
定装置において、流量通路に、該通路の略中心軸に沿っ
て延びる貫通穴を有しかつ外周面が流線形状に形成され
た略円筒状の整流部材を配設した構成としたから、圧力
損失を犠牲にすることなく、吸気流の偏流等による、吸
気の平均流速と発熱抵抗を設けた部位の吸気流速とに差
が生じるのを効果的に防止でき、ひいてはエンジンの制
御システムの簡略化が可能となる有用性大なるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量測定装置の一実施例を示す図
で、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視
断面図、第２図は断面積変化状態を示す図、第３図は同
上実施例の作用を説明する概略図、第４図は従来の流量
計の構成を示す回路図、第５図は従来の問題点を示す概
略図、第６図は従来の問題点を示す特性図である。 10……吸気管、12……センサ部、13……貫通穴、14……
整流部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体通路に発熱体からなるセンサ部を備
   え、該流体通路を流れる流体流量を流体流速に応じて温
   度変化する発熱抵抗体の抵抗変化に基づいて検出する流
   量計を備えた流量測定装置において、前記センサ部を流
   体通路の略中心軸上に配設し、該流体通路の前記センサ
   部上流位置の略中心軸上に、流体通路の略中心軸に沿っ
   て延びる貫通穴を有しかつ外周面が流線形状に形成され
   た略円筒状の整流部材を配設したことを特徴とする流量
   測定装置。