JP2002310756A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小排気量エンジン用の空気流量測定装置１に
アダプタ４（延長通路部材）を装着することにより、コ
スト上昇を最小限に抑えて、大排気量エンジンに搭載さ
れて高精度で空気流量測定が行なえる空気流量測定装置
１を提供する。 【解決手段】 樹脂成形等から形成されるアダプタ４を
設け、アダプタ４により形成される第２の空気流入口４
４の吸気管１００の半径方向の位置を、第２の空気流入
口４４の中心軸Ｘ（中心）が吸気管１００の中心軸Ｃ付
近となるように設定した。これによって、吸気管１００
の中心軸Ｃ付近、すなわち吸気管１００内における空気
流速が最大で且つ安定している領域の空気流を、流量測
定素子９および感温素子１０が配設されるバイパス流路
５に導入できるので、高い精度での空気流量測定が可能
となる。コスト上昇を最小限度に抑えて提供することが
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、空気通路内にバイ
パス流路を配置し、このバイパス流路内に配置された流
量測定素子によって空気の流量を測定する空気流量測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の空気流量測定装置
は、内燃機関（以下、内燃機関をエンジンと書く）の吸
入空気流量を測定するエアフローメータとして用いられ
ており、例えば、エンジンの吸気通路内に配置されたバ
イパス流路内に、流量測定素子（発熱素子）と感温素子
とを所定間隔で設置し、流量測定素子の発熱温度と感温
素子の検出温度（吸気温度）との温度差を一定に保つよ
うに、流量測定素子への供給電流を制御し、その供給電
流値によって吸入空気量を測定するようにしている。

【０００３】エンジンの吸気管内における軸方向空気流
速は、吸気管の軸方向に垂直な断面においてその中心付
近が最も大きく、且つ安定している。さらに、空気流速
は、中心から外周に向かうにつれて小さくなると共に不
安定となっている。したがって、空気流量測定装置にお
いては、空気流量測定精度を良好に維持するために、バ
イパス流路の空気流入口を吸気管の中心付近に開口させ
ている。

【０００４】この種の空気流量測定装置は、小排気量エ
ンジン（乗用車用エンジン）に広く搭載されており、大
量に生産されている。

【０００５】近年、排気浄化の強い要請に対応するため
に、従来、空気流量測定装置を搭載していない大排気量
エンジン（大型商用車用エンジン）においても、より精
密なエンジン制御の実施するために、空気流量測定装置
の装着が必要となってきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、大
排気量エンジンの吸気管直径は１００ｍｍ以上であるの
に対して、小排気量エンジンの吸気管直径は７０ｍｍ前
後である。このため、小排気量エンジン用の空気流量測
定装置をそのまま大排気量エンジンの吸気管に取付ける
と、バイパス通路の空気流入口は吸気管の中心付近より
外周側、すなわち、空気流速が小さく、且つ不安定な領
域に位置してしまい、高精度な空気流量測定が行なえな
い。一方、大排気量エンジンの吸気管に対応した空気流
量測定装置を新規に開発すると、コストが大幅に上昇し
てしまう。

【０００７】本発明は、前記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、小排気量エンジン用の
空気流量測定装置に簡単な部品を装着することによっ
て、大排気量エンジンに搭載されて高精度で空気流量測
定が行なえる空気流量測定装置を、コスト上昇を最小限
に抑えて提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
する為、以下の技術的手段を採用する。

【０００９】本発明の請求項１に記載の空気流量測定装
置は、第１の空気流入口の上流側で且つ空気通路の中心
付近に設けた第２の空気流入口を有し、上流側流路の上
流側に接続可能な第１の通路と、第１の空気流出口の下
流側で且つ空気通路の中心付近に設けた第２の空気流出
口を有し、下流側流路の下流側に接続可能な第２の通路
とを一体的に構成した延長通路手段が、バイパス流路の
第１の空気流入口側および第１の空気流出口側に装着さ
れ、第２の空気流入口からバイパス流路へ空気を導入
し、第２の空気流出口から空気を排出する構成とした。
これにより、大排気量エンジンのより直径の大きい吸気
管に取付けられた場合においても、第２の空気流入口か
ら吸気管の中心付近、すなわち、空気流速が最も大きく
且つ安定している領域の空気流をバイパス流路に導入で
きるので、高い精度で空気流量測定が可能な空気流量測
定装置を、コスト上昇を最小限に抑えて提供することが
できる。

【００１０】本発明の請求項２に記載の空気流量測定装
置は、延長通路手段の第１の通路と第２の通路との間を
仕切る隔壁のうち、第２の空気流入口に対向する位置ま
たはその近傍に、第２の空気流入口から第２の空気流出
口へ直接空気を流すことが可能な貫通孔を設けている。
これにより、第２の空気流入口から第２の空気流出口へ
直接流れる空気流のエジェクタ効果によりバイパス流路
内の空気流速を高めて、空気流量測定精度を向上するこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
に基づいて説明する。各図において、同一部位には同一
符号を付してある。

【００１２】図１は、本発明の一実施形態による空気流
量測定装置１を大排気量エンジンの吸気管に取付けた状
態を示す断面図である。図２は、図１中におけるＢ矢視
部分外観図である。

【００１３】図１に示すように、エンジン（図示せず）
の吸気管１００（空気通路）の所定位置に形成された取
付け孔１０１に空気流量測定装置１がプラグイン方式で
取付けられている。吸気管１００内の空気流は、図１中
の矢印の方向に流れている。吸気管１００の上流側（図
１の左方）にはエアクリーナ（図示せず）が配置されて
いる。空気流量測定装置１は、その内部に、特に、後述
する流量測定素子９と感温素子１０への異物付着を防止
するために、エアクリーナの直後の吸気管１００上に装
着されている。

【００１４】この空気流量測定装置１は、回路モジュー
ル２、流量測定ユニット３および本発明特徴部の延長通
路手段であるアダプタ４とから構成されている。

【００１５】流量測定ユニット３は、全体として取付け
孔１０１から吸気管１００の中心軸Ｃ方向に延びる角筒
上に形成されている。流量測定ユニット３は、吸気管１
００の径方向に沿って延びる２本の管を吸気管１００の
空気流れ方向に沿って並べて隔壁１８で接合すること
で、上流側通路と下流側通路とを曲がり部５ｂでつない
だ逆Ｕ字状のバイパス流路５を形成している。このバイ
パス流路５の上流側流路５ａの流路断面積Ａ１は、下流
側流路５ｃの流路断面積Ａ２よりも小さくなるように形
成されている。

【００１６】流量測定ユニット３の上流側の側面には、
吸気管１００内を流れる空気の一部を流量測定ユニット
３内に流入させる第１の空気流入口６が形成されてい
る。また、流量測定ユニット３の下端部には、第１のベ
ンチュリ管部８が吸気管１００の軸方向に平行に一体成
形されている。第１のベンチュリ管部８の下流側には、
バイパス流路５の第１の空気流出口７が形成され、第１
のベンチュリ管部８の下流側でバイパス流路５の空気の
流れ（バイパス流）と第１のベンチュリ管部８を通過し
た空気の流れ（ベンチュリ流）とが合流するようになっ
ている。

【００１７】このベンチュリ流のエジェクタ作用によ
り、バイパス流路内の空気流速を高めて、空気流量測定
精度を向上することができる。

【００１８】一方、流量測定ユニット３の上端開口部
は、回路モジュール２で閉鎖されている。この回路モジ
ュール２の下面には、流量測定素子（発熱素子）９と感
温素子１０とがそれぞれ支持部材１１、１２によって所
定間隔で組付けられ、これら流量測定素子９と感温素子
１０とがバイパス流路５の内の上流側流路５ａの上部に
設置されている。ここで、流量測定素子９を上流側流路
５ａに設置する理由は、上流側流路５ａの流路断面積Ａ
１が、下流側流路５ｃの流路断面積Ａ２よりも小さく、
バイパス流の流速が上流側流路５ａの方が速くなるため
であり、流量測定精度はバイパス流の流速が速い方が向
上するためである。感温素子１０は、流量測定素子９に
触れる空気の温度を測定するため、流量測定素子９の放
熱の影響を受けない範囲で流量測定素子９の近くに設置
することが望ましい。

【００１９】回路モジュール２の内部には、流量測定素
子９と感温素子１０への通電を制御する回路基板（図示
せず）が収納され、回路モジュール２の側部にはワイヤ
ーハーネス（図示せず）を接続するためのコネクタ１３
が一体成形されている。また、回路モジュール２の下面
側には、吸気温センサ１７が流量測定ユニット３の側方
に位置して吸気管１００内を流れる空気の温度（吸気
温）を検出する。

【００２０】さらに、回路モジュール２の下端の嵌合凸
部１４は、流量測定ユニット３の上端のフランジ部１５
に融着または接着等により接合されている。また、嵌合
凸部１４の外周にはＯ−リングが装着されて、空気流量
測定装置１を吸気管１００に取付け時に取付け孔１０１
の内周部の気密を維持している。

【００２１】上述した流量測定ユニット３を、大排気量
エンジンに適用するためのアダプタ４（延長通路手段）
は、例えば、樹脂成形により作られて、流量測定ユニッ
ト３の外周に密着し、且つ流量測定ユニット３の上端の
フランジ部１５に当接した状態で融着または接着等によ
り固定されている。アダプタ４は、第１の通路４１と第
２の通路４２とに隔壁４３によって仕切られ、第１の通
路４１は、バイパス流路５の上流側流路５ａの上流部に
接続すると共に、吸気管１００の上流側に開口する第２
の空気流入口４４を有している。一方、第２の通路４２
は、バイパス流路５の下流側流路５ｃの下流部に接続す
ると共に、吸気管１００の下流側に開口する第２の空気
流出口４５を有している。また、隔壁４３の下端部に
は、第２の空気流入口４４に対向する位置に、第２の空
気流入口４４から第２の空気流出口４５へ直接空気を流
すことが可能な貫通孔である、第２のベンチュリ管部４
６が吸気管１００の軸方向に平行に一体成形されてい
る。第２のベンチュリ管部４６の下流側には、第２の空
気流出口４５が位置しており、第２のベンチュリ管部４
６の下流側でバイパス流路５の空気の流れ（バイパス
流）と第２のベンチュリ管部４６を通過した空気の流れ
（ベンチュリ流）と合流するようになっている。

【００２２】ここで、第２の空気流入口４４の吸気管１
００の半径方向の位置について、主に図２に基づいて詳
細に説明する。図２は、図１中のＢ矢視部分外観図であ
る。図２において、吸気管１００内の空気流は、紙面手
前から紙面裏側へ向かって流れている。

【００２３】図２に示すように、第２の空気流入口４４
の幅寸法をＷ、高さ寸法をＨとした時、幅寸法Ｗおよび
高さ寸法Ｈそれぞれの二等分線の交点を通り、吸気管１
００の中心軸Ｃと平行な軸線を、第２の空気流入口４４
の中心軸Ｘとする。

【００２４】本発明の一実施形態による空気流量測定装
置１において、アダプタ４により形成される第２の空気
流入口４４の吸気管１００の半径方向の位置を、第２の
空気流入口４４の中心軸Ｘが中心軸Ｃ付近、望ましくは
中心軸Ｘと中心軸Ｃとの距離Ｋが吸気管１００の直径Ｄ
の３％以内、より望ましくは距離Ｋが吸気管１００の直
径Ｄの０．５％以内、となるように設定している。これ
によって、吸気管１００のの中心軸Ｃ付近、すなわち吸
気管１００内における空気流速が最大で且つ安定してい
る領域の空気流をバイパス流路５に導入できるので、高
い精度での空気流量測定が可能となる。

【００２５】なお、本実施例においては、第２の空気流
入口４４の高さ寸法Ｈを、図２に示すように、第２の空
気流入口４４の上端４４ａとベンチュリ管部４６の下端
間距離としている。ところで、空気流量測定装置１の用
途によってはベンチュリ管部４６が無いものもある。そ
の場合は、図２に示すように、第２の空気流入口４４の
上端４４ａおよび下端４４ｂ間距離を、第２の空気流入
口４４の高さ寸法Ｈ’とすればよい。

【００２６】以上説明した、本発明の一実施形態におけ
る流量測定装置１においては、樹脂成形等により容易に
形成されるアダプタ４によって、第１の空気流入口６、
第１の空気流出口７および第１のベンチュリ管部８を閉
塞して、新たに、第２の空気流入口４４、第２の空気流
出口４５および第２のベンチュリ管部４６を形成した。
それと同時に、第２の空気流入口４４の吸気管１００の
半径方向の位置を、第２の空気流入口４４の中心軸Ｘが
中心軸Ｃ付近、望ましくは中心軸Ｘと中心軸Ｃとの距離
Ｋが吸気管１００の直径Ｄの３％以内、より望ましくは
距離Ｋが吸気管１００の直径Ｄの０．５％以内、となる
ように設定した。これによって、吸気管１００の中心軸
Ｃ付近、すなわち吸気管１００内における空気流速が最
大で且つ安定している領域の空気流を、流量測定素子９
および感温素子１０が配設されるバイパス流路５に導入
できるので、高い精度での空気流量測定が可能となる。

【００２７】さらに、アダプタ４には、第２の空気流入
口４４に対向する位置に、第２の空気流入口４４から第
２の空気流出口４５へ直接空気を流すことが可能な第２
のベンチュリ管部４６を設けた。これにより、大排気量
エンジンの吸気管１００に搭載した場合においても、第
２のベンチュリ管部４６を流れる空気流のエジェクタ作
用により、従来と同様に、バイパス流路内の空気流速を
高めて、空気流量測定精度を向上することができる。

【００２８】また、アダプタに設けられた第２の空気流
入口４４、第２の空気流出口４５および第２のベンチュ
リ管部４６の位置を適宜変更することにより、種々の直
径の吸気管１００に取付けられて高い精度で空気流量を
測定することができる空気流量測定装置１を容易に製作
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による空気流量測定装置１
を、大排気量エンジンの吸気管に取付けた状態を示す断
面図である。

【図２】図１中における、Ａ矢視部分外観図である。

【符号の説明】

１ 空気流量測定装置 ２ 回路モジュール ３ 流量測定ユニット ４ アダプタ（延長通路手段） ４１ 第１の通路 ４２ 第２の通路 ４３ 隔壁 ４４ 第２の空気流入口 ４４ａ 上端 ４４ｂ 下端 ４５ 第２の空気流出口 ４６ 第２のベンチュリ管部（貫通孔） ５ バイパス流路 ５ａ 上流側流路 ５ｂ 曲がり部 ５ｃ 下流側流路 ６ 第１の空気流入口 ７ 第１の空気流出口 ８ 第１のベンチュリ管部 ９ 流量測定素子 １０ 感温素子 １１ 支持部材 １２ 支持部材 １３ コネクタ １４ 嵌合凸部 １５ フランジ部 １６ Ｏ−リング １７ 吸気温センサ １８ 隔壁 １００ 吸気管 １０１ 取付け孔 Ａ１、Ａ２ 断面積 Ｃ、Ｘ 中心軸 Ｄ 直径 Ｈ 高さ寸法 Ｈ’ 高さ寸法 Ｋ 距離

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気通路内に、該通路内を流れる空気の
   一部を流入させるバイパス流路を配置し、前記バイパス
   流路は、上流側流路と下流側流路とから構成され、 前記上流側流路は、前記バイパス流路内へ空気を導入す
   る第１の空気流入口を有し、前記下流側流路は、前記バ
   イパス流路内から空気を排出する第１の空気流出口を有
   し、前記バイパス流路内に配置された流量測定素子によ
   り空気流量を測定する空気流量測定装置において、 前記第１の空気流入口の上流側で且つ前記空気通路の中
   心付近に設けた第２の空気流入口を有し、前記上流側流
   路の上流側に接続可能な第１の通路と、 前記第１の空気流出口の下流側で且つ前記空気通路の中
   心付近に設けた第２の空気流出口を有し、前記下流側流
   路の下流側に接続可能な第２の通路とを一体的に構成し
   た延長通路手段が、前記バイパス流路の前記第１の空気
   流入口側および前記第１の空気流出口側に装着され、 前記第２の空気流入口から前記バイパス流路へ空気を導
   入し、前記第２の空気流出口から空気を排出することを
   特徴とする空気流量測定装置。
2. 【請求項２】 前記延長通路手段の前記第１の通路と前
   記第２の通路との間を仕切る隔壁のうち、前記第１の空
   気流入口に対向する位置またはその近傍に、前記第２の
   空気流入口から前記第２の空気流出口へ直接空気を流す
   ことが可能な貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１
   に記載の空気流量測定装置。