JPH09269251A - 発熱抵抗体式空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車の内燃機関の吸入空気量を測定する空気
流量測定装置の上流空気通路となるエアクリーナやダク
トの形状変化により起こる偏流や、空気の乱れによる出
力ノイズを低減し、高精度の空気流量測定装置を供給す
ること。 【解決手段】主空気通路と副空気通路を有する空気流量
測定装置で副空気通路には、流量検出用のセンサが配置
されている。この副空気通路入口付近のボディ内壁面か
ら動圧をうける障害物を設けている構成。 【効果】本発明によれば、出力ノイズを低減することが
でき、高精度の空気流量測定装置を供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気流量を測定する空気流量測定装置に係わり、特に自動
車のエンジンに吸入される空気流量を測定する発熱抵抗
体式空気流量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は特願平7−46795号のように
副空気通路出口付近の主空気通路壁を平坦面にして出力
ノイズ低減を図るものがある。しかし、上記構成では副
空気通路入口上流部より生じた偏流などの空気乱れの影
響による出力ノイズは十分に低減できるものとはなって
いなかった。例えば、副空気通路入口上流の流れが遅い
偏流がある時には、従来の技術では発熱抵抗体部の流速
低下で流れの乱れを生じやすい構造となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】多種のエンジン吸気系
により副空気通路入口上流部には様々な偏流を生じる。
空気流量測定装置は、空気の流れを検出するために、副
空気通路入口上流部の偏流や空気の乱れにより出力ノイ
ズ悪化の要因となっている。

【０００４】本発明では、副通路入口上流部にて生じた
偏流や空気乱れの影響による発熱抵抗体部の流速低下を
抑えることにより出力ノイズ計測精度を十分に維持可能
とすることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】空気流量測定装置は空気
の乱れや、様々な吸気系形状及び構成による偏流の影響
を受けやすく、その結果、出力ノイズが高くなるという
問題がある。特に、偏流時における遷移域では、大きく
乱れた空気流れが、副空気流路内に流れ、出力ノイズが
高くなりやすい。

【０００６】本発明は、主空気通路の内壁面に動圧を高
める段差，障害物や、平面部を設け、その動圧により高
まった圧力が副空気通路入口部にかかるような圧力分布
を持たせることにより副空気通路入口部付近の圧力を高
める。又、上記段差，障害物や平面部により主空気通路
内の面積を減少させ、副空気通路出口部の流速を速くす
ることにより、副空気通路出口部の静圧を小さくなりや
すくする。従って、様々な偏流や空気の乱れが副空気通
路入口上流より発生しても、副空気通路内の出入口間の
圧力差を高めることにより、副空気通路内の発熱抵抗体
部の流速を増加し、発熱抵抗体部の空気流れを安定化し
て出力ノイズ低減を図ったものである。副空気通路出入
口部の圧力差を高める手段として、 １．段差，障害物や平面部を主流に対して垂直とするの
は動圧増大をより有効としたため。

【０００７】２．副空気通路入口部を主流に対して垂直
とするのは、入口部圧力増大をより有効としたため。

【０００８】３．副空気通路出口面を主流に対して水平
とするのは、出口部静圧減少をより有効としたため。

【０００９】４．副空気通路に少なくとも一つの曲がり
部を有するのは、２項と３項の手段を重複して行い、出
入口部の圧力差増大をより有効としたため。

【００１０】５．段差，障害物や平面部を主空気通路の
主流方向に垂直な断面積が急に減少するような構造とす
るのは、断面積減少による段差以外の流速の増加量を多
くし、出口部静圧減少をより有効としたため。

【００１１】６．副空気通路に少なくとも一つの曲がり
部を有し、入口と出口が主空気通路の径方向に対して偏
心しているのは、１，４，５項の手段を重複して行い出
入口部の圧力差増大をより有効としたため。

【００１２】７．副空気通路にある受け皿上のくぼみ部
を設けているのは、副空気通路入口部圧力増大をより有
効とするため。

【００１３】８．１項と７項の手段を重複して行うの
は、副空気通路入口部を中心とし対称に動圧発生部を設
けるため入口部に広範囲でなおかつ高い圧力を発生させ
ることが可能となり入口部の圧力増大をより有効とした
ため。

【００１４】９．４，５，８項の手段を重複して行うの
は副空気通路出入口部の圧力差増大をより有効としたた
め。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
１０より説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例を示す空気流量
測定装置を上流から見た外観図である。また図２は、図
１のＡ−Ａ断面図である。空気流量測定装置ボディ３に
は、主空気通路１とその内部に空気流量を検出する発熱
抵抗体４及び吸入空気温度を検出する感温抵抗体５を備
える副空気通路２で形成されており、発熱抵抗体及び感
温抵抗体は支持部６を介し、駆動回路を内蔵するモジュ
ール７と電気的に接続されている。又、副空気通路入口
付近のボディ内壁面から主流に対して垂直な平面部８を
設けている。上記構造によれば、平面部に流れる空気は
その平面部より動圧を生じる。ここで、発生した動圧が
その周囲の圧力を高めた圧力分布となり、副空気通路入
口上流まで広がり、入口部の圧力を大きくする。一方、
平面部で流れがせき止められるため、副空気通路出口上
流を含む障害物のない区間の流速が増加される。このた
め、本実施例のように副空気通路出口部が主流方向に平
行な場合、その主流流速が速い程出口面の静圧が減少す
る。従って、副空気通路入口の圧力増加と出口の静圧減
少により、圧力差を増加させ、副空気通路内に設置され
ている発熱抵抗体部の流速を増加し、発熱抵抗体部の空
気流れを安定化することができ、出力ノイズを低減する
ことができる。

【００１７】図３は、本発明の一実施例を示す空気流量
測定装置を上流から見た外観図である。また図４は、図
３のＢ−Ｂ断面図である。図１及び図２に示した実施例
と同様であり、同様の作用効果が望める。本構造は、副
空気通路２と主空気通路１とは別体で形成され、副空気
通路は空気流量計の回路モジュール７と一体化し、又、
副空気通路は副空気通路入口付近で動圧を受けやすいよ
うに副空気通路平面部９を設けており、空気流量測定装
置に副空気通路の出入口が主空気通路の径方向に対して
偏心した位置にするようにに固定されたものである。
又、副空気通路入口を中央として副空気通路平面部の反
対側でなおかつ主流方向に垂直な断面積が急に減少する
ようにボディ内壁面から動圧を受ける段差１０を設けて
いることを特徴としている。上記構造によれば、副空気
通路入口付近の圧力増加は、副空気通路平面部及びその
反対側に設けられているボディ内壁からの段差により発
生した動圧によるものである。つまり、副空気通路入口
を中央として左右側に圧力を大きくする動圧発生部があ
るため、副空気通路入口に対して広範囲かつ高い圧力分
布を広げることができる。さらに一方、ボディ内壁から
の段差により主空気通路の断面積が急に減少するため、
副空気通路出口部を含む段差のない区間の流速は、更に
速くなる。つまり、副空気通路出口部の静圧はさらに減
少する。従って、図１，図２で示した構造より、副空気
通路出入口の圧力差はさらに大きくなり、発熱抵抗体部
の流速をさらに増加し出力ノイズを低減することができ
る。

【００１８】本発明は、副空気通路入口付近において動
圧を発生させるため、空気流量測定装置の圧力増加が懸
念され、空気流量測定装置性能の一つである圧力損失悪
化が予想される。そこで図５〜図８にて本発明の作用効
果を保ちながら圧力損失悪化を防ぐ実施例を説明する。

【００１９】図５は、本発明の一実施例を示す空気流量
測定装置を上流から見た外観図である。また、図６は図
５のＣ−Ｃ断面図である。図３，図４に示した実施例と
同様であり同様の作用効果が望める。本構造は、ボディ
内壁面から動圧を受ける段差が副空気通路入口幅と同じ
かそれ以上で設けていることを特徴としている。上記構
造によれば、段差による動圧発生範囲が図３，図４より
小さく動圧は、副空気通路入口付近のみの狭い範囲で高
い分布となる。従って副空気通路出入口の圧力差を増大
し、発熱抵抗体部の流速を増加できながらなおかつ、圧
力損失増加を防ぐことが可能となる。

【００２０】図７は、本発明の一実施例を示す空気流量
測定装置を上流から見た外観図である。また図８は、図
７のＤ−Ｄ断面図である。図３，図４にて示した実施例
と同じであり同様の作用効果が望める。本構造は、副空
気通路入口側上流のテーパ部１１に副空気通路よりほぼ
同じかそれ以上の切り込み１２が入っていることを特徴
としている。上記構造によれば切り込みに流れる空気
は、その切り込み平面部１３により動圧を発生する。つ
まり、圧力損失増加の要因となるボディ内壁面からの平
面部，障害物や段差を設けることなく副空気通路入口の
圧力を高くすることが可能となる。従って、発熱抵抗体
部の流速を増加できながらなおかつ、圧力損失増加を防
ぐことが可能となる。

【００２１】本発明の作用効果について図９，図１０，
図１１により詳しく説明する。副空気通路入口上流側が
遅い偏流Ａ１６が本空気流量測定装置に入ってきた時、
段差により動圧１４が発生する。又、上記段差は主空気
通路の主流方向に垂直な断面積が減少するように設けて
あるため、連続の式Ｑ＝ＡＶ＝一定より偏流Ａは段差の
ない区間の流速が更に速くなる偏流Ｂ１７に変化する。

【００２２】偏流Ｂが副空気通路入口付近に近づいてき
た時、副空気通路に設けてある副空気通路平面部により
動圧１５が発生する。又、副空気通路面積だけ主空気通
路の主流方向に垂直な断面積がさらに減少するため、連
続の式より偏流Ｂは副空気通路出口部が一層速くなる偏
流Ｃ１８に変化する。従って、副空気通路出口部はベル
ヌーイの式Ｖ²／２ｇ＋Ｚ＋Ｐ／γ＝一定 より流速が速
くなっただけ静圧は減少する。又、出口部は主流方向に
平行となっているため、出口部静圧はさらに減少する効
果がある。段差と副空気通路平面部で発生した動圧１
４，１５は図１１に示すような副空気通路入口部が高い
圧力分布１９となり、副空気通路入口部の圧力は高くな
る。従って、上記副空気通路入口部の動圧増加及び出口
部の静圧減少により出入口間の圧力差が増加され副空気
通路内の流速が増加し、副空気通路内の空気流れの安定
化が図れる。

【００２３】図１２は、本発明の一実施例を示すエンジ
ンの吸入空気量をコントロールするバルブ２０を有する
スロットルボディ２１の断面図である。上記スロットル
ボディには、空気流量計の回路モジュールがバルブ上流
側に設置されている。又、その空気流量計回路モジュー
ルにおける空気通路は、図１〜図８に示した実施例と同
じであり同様の作用効果が望める構造となっている。

【００２４】図１３は本発明の一実施例を示すエンジン
ルーム内に配置されているエアクリーナ断面図の一部で
ある。エアクリーナは吸入空気量を取り込むための導入
ダクトを有するエアクリーナ上流ケース２２と吸入空気
量をエンジンルームへ導入するダクトを有するエアクリ
ーナ下流ケース２３で空気中のダクトを除去するための
フィルタ材２４を挟み込んで固定する構造である。上記
エアクリーナには副空気通路が一体化された空気流量計
回路モジュールが下流側ケース部材に設置されている。
回路モジュールにおける空気通路は図１〜図８に示した
実施例と同じであり同様の作用効果が望める構造となっ
ている。

【００２５】最後に図１４を使い電子燃料噴射方式の内
燃機関に本発明品を適用した一実施例を示す。エアクリ
ーナ２５から吸入された吸入空気は、発熱抵抗式空気流
量測定装置の空気流量測定装置ボディ３，吸気ダクト２
６，スロットルボディ２１及び燃料が供給されるインジ
ェクタ２７を備えたマニュホールド２８を経て、エンジ
ンシリンダ２９に吸入される。一方エンジンシリンダで
発生したガスは排気マニュホールド３０を経て排出され
る。発熱抵抗式空気流量計の回路モジュール７から出力
される空気流量信号，スロットル角度センサ３１から出
力されるスロットルバルブ開度信号，排気マニュホール
ド３０に設けられた酸素濃度計３２から出力される酸素
濃度信号及びエンジン回転角度計３３から出力される回
転速度信号を入力するコントロールユニット３４はこれ
らの信号を演算して最適な燃料噴射量とアイドルエアコ
ントロールバルブ３５を制御する。

【００２６】

【発明の効果】本発明に、副空気通路内の流速を速め、
副空気通路の流量安定化を可能とした。そのため、出力
ノイズも低減することができる。従来品との比較を図１
５に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である空気流量測定装置を上
流から見た外観図。

【図２】図１の実施例の断面図。

【図３】本発明の一実施例である空気流量測定装置を上
流から見た外観図。

【図４】図３の実施例の断面図。

【図５】本発明の一実施例である空気流量測定装置を上
流から見た外観図。

【図６】図５の実施例の断面図。

【図７】本発明の一実施例である空気流量測定装置を上
流から見た外観図。

【図８】図７の実施例の断面図。

【図９】本発明の一実施例である空気流量測定装置の横
断面図。

【図１０】本発明の一実施例である空気流量測定装置を
上流から見た外観図。

【図１１】本発明の一実施例である空気流量測定装置を
上流から見た外観図。

【図１２】本発明の一実施例であるスロットルボディ一
体型空気流量測定装置の横断面図。

【図１３】本発明の一実施例である空気流量測定装置内
蔵型エアクリーナの横断面図。

【図１４】本発明を用いた内燃機関の制御システム図。

【図１５】本発明の効果を示す図。

【符号の説明】

１…主空気通路、２…副空気通路、３…空気流量測定装
置ボディ、４…発熱抵抗体、５…感温抵抗体、６…支持
部、７…回路モジュール、８…平面部、９…副空気通路
平面部、１０…段差、１１…テーパ部、１２…切り込
み、１３…切り込み平面部、１４，１５…動圧、１６…
偏流Ａ、１７…偏流Ｂ、１８…偏流Ｃ、１９…圧力分
布、２０…バルブ、２１…スロットルボディ、２２…エ
アクリーナ上流ケース、２３…エアクリーナ下流ケー
ス、２４…フィルタ材、２５…エアクリーナ、２６…吸
気ダクト、２７…インジェクタ、２８…マニュホール
ド、２９…エンジンシリンダ、３０…排気マニュホール
ド、３１…スロットル角度センサ、３２…酸素濃度計、
３３…回転角度計、３４…コントロールユニット、３５
…アイドルエアコントロールバルブ。

フロントページの続き (72)発明者 田原 重則 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関へ吸入される空気を導く主空気通
   路と、内部に発熱抵抗体と感温抵抗体を配した副空気通
   路で、前記主空気通路の中に前記副空気通路が配置さ
   れ、前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体と電気的に接続さ
   れ空気の流量に応じた信号を出力する電子回路を有する
   発熱抵抗体式空気流量測定装置において、前記副空気通
   路の入口近傍の前記主空気通路の内壁を、主空気通路内
   の空気主流方向に垂直な段差面を有する形状としている
   ことを特徴とする発熱抵抗体式空気流量測定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記副空気通路は少な
   くても一つの曲がり部を有しその入口面は前記主空気通
   路の主流方向に対してほぼ垂直に、その出口面はほぼ平
   行に開口していることを特徴とする発熱抵抗体式空気流
   量測定装置。
3. 【請求項３】内燃機関へ吸入される空気を導く主空気通
   路と、内部に発熱抵抗体と感温抵抗体を配した副空気通
   路で、前記主空気通路の中に前記副空気通路が配置さ
   れ、前記発熱抵抗体と前記感温抵抗体と電気的に接続さ
   れ空気の流量に応じた信号を出力する電子回路を有する
   発熱抵抗体式空気流量測定装置において、前記主空気通
   路は、その主流方向に垂直な断面積が急に減少するよう
   に段差の有る内壁形状を有し、その段差の近傍に前記主
   流方向とほぼ垂直に開口した前記副空気通路入口と、前
   記主空気通路の面積減少後の通路内に前記主流方向とほ
   ぼ平行に開口した前記副空気通路出口を有していること
   を特徴とする発熱抵抗体式空気流量測定装置。
4. 【請求項４】内燃機関へ吸入される空気を導く主空気通
   路と、内部に発熱抵抗体と感温抵抗体を配した副空気通
   路で、前記主空気通路の中に前記副空気通路が配置さ
   れ、前記発熱抵抗体と前記感温低抗体と電気的に接続さ
   れ空気の流量に応じた信号を出力する電子回路を有する
   発熱抵抗体式空気流量測定装置において、前記主空気通
   路に部分的に動圧を発生するための手段と、前記副空気
   通路出口部の前記主空気通路の流速を増加して部分的に
   静圧を減少するための手段を有することを特徴とする発
   熱抵抗体式空気流量測定装置。
5. 【請求項５】請求項４において、前記副空気通路は少な
   くとも一つの曲がり部を有し、その入口と出口が前記主
   空気通路の径方向に対して偏心して設置され、前記主空
   気通路の動圧発生手段の近傍に前記副空気通路入口を設
   置し、前記主空気通路の静圧減少部に前記副空気通路出
   口を設置していることを特徴とする発熱抵抗体式空気流
   量測定装置。
6. 【請求項６】請求項５において、前記主空気通路の動圧
   発生手段は主空気通路内壁に設けた主流方向に垂直な面
   を持つ段差であり、前記主空気通路の静圧減少手段は主
   通路面積の減少及び前記動圧発生部分から主空気通路の
   径方向に離れた位置に主流方向とほぼ平行に設けられた
   副空気通路出口であることを特徴とする発熱抵抗体式空
   気流量測定装置。
7. 【請求項７】請求項３において、前記主空気通路を構成
   する部材と前記副空気通路を構成する部材は別部材で形
   成されており、前記主空気通路の内部の前記段差付近に
   前記副空気通路入口が位置し、前記主空気通路の面積減
   少後の通路内に前記副空気通路出口が位置するように前
   記副空気通路を構成する部材が前記主空気通路を構成す
   る部材に直接あるいは間接的に固定されていることを特
   徴とする発熱抵抗体式空気流量測定装置。
8. 【請求項８】請求項１から７のいずれかにおいて、前記
   副空気通路の入口部を前記手段あるいは主空気通路内壁
   の段差と前記副空気通路入口に対して対称となる方向に
   受皿状のくぼみを設けた形状とし、副空気通路入口の対
   称な方向に動圧発生部を有することを特徴とする発熱低
   抗体式空気流量測定装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記副通路を構成する
   部材は、前記発熱抵抗体，前記感温抵抗体及び前記電子
   回路を一体化した回路モジュールに固定され、前記主通
   路を構成する部材の外壁面に設けた穴より、前記副通路
   の出入口が主通路内に位置するように挿入取り付けられ
   ることを特徴とする発熱抵抗体式空気流量測定装置。
10. 【請求項１０】請求項１から６のいずれか記載の主通路
    を構成する部品に取り付けられる請求項９記載の副通路
    を一体化した回路モジュール。
11. 【請求項１１】請求項１から６のいずれか記載の主通路
    形状を有し、請求項１０記載の回路モジュールを取り付
    けるエアクリーナ，スロットルボディ等の吸気系部品。
12. 【請求項１２】請求項１から１１のいずれかを用いた内
    燃機関の燃料制御システム。