JP2003270015A - 流量測定装置 - Google Patents
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Abstract
質の付着を防止すると共に、空気流量を安定して正確に
測定することができる流量測定装置を提供する。 【解決手段】この流量測定装置は、被測定空気を導入し
て流通させる流路3と、流路3内に設けられ被測定空気
の流量測定を行うセンシング部4と、を備える。センシ
ング部4に対向した流路3内の側壁に、センシング部4
近傍を流れる被測定空気の流れを絞るための絞り部20
が形成され、絞り部20にはセンシング部4の表面と平
行な平面部20aが少なくともセンシング部4より上流
側に形成されている。
Description
する流量測定装置に関し、例えば内燃機関の吸入空気量
測定装置などに適用される流量測定装置に関する。
る装置として、薄膜式のエアフローセンサを使用し、被
測定空気を流す流路にエアフローセンサを配置した流量
測定装置が使用されている。
され、吸入空気中に含まれる砂などの比較的大粒のパー
ティクルは、このエアフィルタで除去するようにしてい
る。しかし、吸入される空気中には、エアフィルタでは
除去されない比較的小径(例えば数百μm)のパーティ
クルが含まれており、これらのパーティクルが流路に入
った場合、このパーティクルが例えば数十m/secの速度
でセンシング部に衝突すると、センシング部が破壊され
る虞が生じる。特に、薄膜式のエアフロセンサを用いる
流量測定装置では、センサのメンブレンの厚さが約1μ
m程度と非常に薄く形成されているため、パーティクル
が衝突すると、メンブレンが破損しやすいという問題が
あった。
特許公開公報DE4219454A1,DE4407209A1において、流量
測定装置が配置される空気通路内に、その断面積を下流
側に向けて徐々に減少するようにした絞り形状部を設
け、その絞り形状部によって、流量測定装置のセンシン
グ部近傍を流れる空気を整流し、空気中に含まれるパー
ティクルをセンシング部と並行に流すようにして、セン
シング部へのパーティクルの影響を少なくした流量測定
装置が提案されている。また、特開平11-248505号公報
において、略S字状に湾曲した空気流路内にセンシング
部を配置し、センシング部の上流側と下流側に空気の流
れを変向させる折り返し流路を形成し、その折り返し流
路によって、パーティクルのセンシング部への衝突を回
避するようにした流量測定装置が提案されている。
部によってセンシング部へのパーティクルの衝突をある
程度回避することができるものの、パーティクルにはあ
る程度の重量があって慣性が作用するため、空気の整流
作用に比べ、絞り形状部によってはパーティクルが整流
されない場合があり、このような整流されないパーティ
クルの衝突によってセンシング部が破壊される問題があ
った。また、後者のものでは、折り返し流路によってパ
ーティクルがセンシング部をある程度回避して流れるも
のの、充分ではないためにパーティクルの衝突を避ける
ことができず、センシング部の破損や汚染物質の付着に
より測定精度が低下する問題があった。
り、センシング部へのパーティクルの衝突や汚染物質の
付着を防止すると共に、空気流量を安定して正確に測定
することができる流量測定装置を提供することを目的と
する。
に、本発明の請求項1の流量測定装置は、被測定空気を
導入して流通させる流路と、流路内に設けられ被測定空
気の流量測定を行うセンシング部と、を備えた流量測定
装置において、センシング部に対向した流路内の側壁
に、センシング部近傍を流れる被測定空気の流れを絞る
ための絞り部が形成され、絞り部にはセンシング部の表
面と平行な平面部が少なくともセンシング部より上流側
に形成されていることを特徴とする。
面と平行な平面部が少なくともセンシング部より上流側
に形成されているから、パーティクルを含む被測定空気
が流路に進入し、センシング部近傍を流れる際、被測定
空気は、絞り部の平面部に沿って且つセンシング部の表
面と平行に、良好に整流されながら流下する。このた
め、センシング部の表面に被測定空気中のパーティクル
が鋭角で衝突することは少なくなり、パーティクルの衝
突の際の衝撃力が低下して、センシング部の破損や汚染
物質の付着を防止することができる。また、センシング
部近傍の絞り部で空気が良好に絞られ、その流速が増大
して空気流が安定し、正確に空気流量を測定することが
できる。
項2のように、センシング部側の絞り部とセンシング部
間の距離に対する絞り部上の平面部の長さの比率を1以
上に設定することができる。これによれば、流路を流れ
る被測定空気流が絞り部と台座上のセンシング部近傍を
流下する際、被測定空気は、一層良好に絞り部の平面部
に沿って且つセンシング部の表面と平行に整流されなが
ら流下するので、センシング部の表面に被測定空気中の
パーティクルが鋭角で衝突することは一層少なくなり、
センシング部の破損や汚染物質の付着を防止することが
できる。
ように、上記絞り部を流路内の両側の側壁に対称的に設
けることができ、また、請求項4のように、センシング
部と反対側の側壁にセンシング部側の絞り部より小形の
絞り部を設けるようにして、両側の側壁に非対称に絞り
部を形成することもできる。
ンシング部の表面と平行な平面部を、センシング部より
上流側と下流側の両方に形成することができる。これに
よれば、流路内に空気の逆流が発生した際にも、通常の
流通時と同様に、被測定空気の流れを整流して、パーテ
ィクルの鋭角での衝突を回避することができる。
側と下流側の端部をテーパ状に形成するとよい。端部を
テーパ状に形成することにより、絞り部による空気抵抗
の増加を最小に抑えることができる。
に基づいて説明する。図1は第1実施形態の流量測定装
置の断面図を示し、図2はその正面図を示している。こ
の流量測定装置は、本体1内に形成した被測定空気を導
入して流通させる流路3と、流路3内に設けられた台座
14の一面に露出して配設され、被測定空気の流量測定
を行うセンシング部4と、を備えて構成される。本体1
内の流路3は、図5のように矩形断面を有すると共に、
図1のように略逆U字状に形成され、その一端側面(上
流側)に入口15が設けられ、その他端側面(下流側)
に出口16が設けられる。
近傍に入口側湾曲部5が形成され、出口16の近傍に出
口側湾曲部7が設けられ、流路3の中央に中央湾曲部6
が形成されている。さらに、入口側湾曲部5の下流側で
中央湾曲部6の上流側の流路内に、センシング部4が台
座14を介して配設されている。台座14は板状に形成
され、流路3内の略中央を横断する形態で、流路3内に
取り付けられ、台座14とセンシング部4の平面方向
は、図4に示すように、流路3内の空気の流れ方向と一
致している。センシング部4は、台座14の一面に露出
して取り付けられている。
は、センシング部4に対向した位置の側壁に、センシン
グ部4近傍を流れる被測定空気の流れを絞るための絞り
部20が形成され、絞り部20にはセンシング部4の表
面と平行な平面部20aが形成される。この平面部20
aは、少なくともセンシング部4より上流側に形成され
る。また、流路3内の反センシング部側の側壁にも絞り
部21が形成され、この絞り部21もセンシング部4側
の絞り部20と同じ位置に同じ形状で形成され、台座1
4とセンシング部4を挟んで両絞り部20と21は対称
的に配設されている。
方向の長さLと、センシング部4側の絞り部20とセン
シング部4間の距離Sとの関係は、センシング部4への
パーティクルの影響を少なくするために重要な要素であ
り、特定の関係となるように図6のグラフからその関係
を設定している。
たものであり、絞り部20とセンシング部4間の距離S
に対する絞り部20上の平面部20aの長さLの比率
(L/S)を変化させながら、センシング部4へのパー
ティクルの影響度つまりセンシング部4のパーティクル
による破損度を測定し、グラフ化したものである。
のパーティクルの影響度つまりセンシング部4のパーテ
ィクルによる破損度は、絞り部20とセンシング部4間
の距離Sに対する絞り部20上の平面部20aの長さL
の比率(L/S)が、1以上となる領域で、効果的に減
少する。また、その比率(L/S)が1未満になると、
センシング部4へのパーティクルの影響が大きくなるこ
とがわかる。
部4へのパーティクルの影響度を小さくするために、絞
り部20とセンシング部4間の距離Sに対する絞り部2
0上の平面部20aの長さLの比率(L/S)が1以上
になるように、その距離Sと平面部20aの長さLとの
関係が設定されている。
が取り付けられ、回路モジュール2の下部の取付部には
Oリングなどのシール材12が装着される。回路モジュ
ール2内には、信号処理用の回路が収納され、電源線及
び信号線用のコネクタ11がその側部に設けられる。
PPS等の合成樹脂により成形され、上記のようにその
内部に、略逆U字状(或いは略S字状)を呈した流路3
が形成されている。そして、この流路3内の入口側湾曲
部5の下流側に測定用のセンシング部4が台座14を介
して取り付けられ、上述のように、その両側の側壁に絞
り部20,21が設けられている。
ローセンサからなり、半導体基板17上に、流量検出用
抵抗体及び発熱抵抗体を配置したメンブレンを形成し、
その近傍に吸気温検出用抵抗体を形成して構成され、抵
抗体の温度-抵抗特性を利用して、空気流量を測定す
る。半導体基板17は板状の台座14上の一面に露出し
て固定され、基板上の各端子はワイヤボンディングなど
を介して回路モジュール2内の回路に接続されている。
3に示すように、内燃機関などの吸気管10に設けられ
た取付孔に本体1を挿入し、空気流の上流側に本体1の
正面側の入口15を向け、下流側に出口16を向けて、
装着される。この際、本体1の上部のシール部材12が
取付孔との間の隙間をシールする。
れると、管内の空気流の一部が本体1の入口15から流
路3内に流入し、略逆U字状の流路3に沿って流れる。
このとき、台座14上のセンシング部4の近傍におい
て、空気流は、図4に示すように、両側の絞り部20,
21で絞られ、流路3を通って上昇する。
は、絞り部20の平面部20aに沿って良好に整流され
ながら流れる。このため、空気中に含まれ重量があって
慣性をもつパーティクルであっても、絞り部20の平面
部20aに沿って、センシング部4の表面と略平行に整
流されながら流れるから、センシング部4の表面に空気
中のパーティクルが鋭角で衝突することは大きく減少す
る。
4に対する衝突の際の衝撃力が大きく低下して、センシ
ング部4の破損や汚染物質の付着を防止することができ
る。また、センシング部4の近傍で絞られた空気が速度
を増して流れるから、センシング部近傍を流れる空気流
が安定し、正確に空気流量を測定することができる。
記図4に対応した断面図を示している。上記と同一の構
成部分については、上記と同じ符合を付してその説明を
省略する。この図7の実施形態では、流路3内のセンシ
ング部4近傍の側壁に設けられる絞り部30が、センシ
ング部4の表面と平行な平面部30aを、センシング部
4より上流側と下流側の両方に形成している。また、セ
ンシング部4と反対側の側壁にも、同様の形状の絞り部
31が形成され、両側の絞り部30と31は対称的に形
成されている。
センシング部4より上流側と下流側の両方に形成するこ
とにより、流路3内に空気の逆流が発生した際にも、通
常の流通時と同様に、空気の流れを良好に整流して、セ
ンシング部4の表面にパーティクルが鋭角に衝突するこ
とが減少し、センシング部4の破損を防止することがで
きる。
面図を示している。この図8に示す例では、センシング
部4の反対側に位置する絞り部41が、センシング部4
側に位置する絞り部40より小形に形成されている。こ
のように、反センシング部側の絞り部41を小形に形成
した場合であっても、上記と同様に、センシング部近傍
を流れる空気とパーティクルを良好に整流することがで
きる。
面図を示している。この図9に示す例では、流路3内の
センシング部4に対応した両側の側壁に設けた絞り部5
0,51の上流側と下流側の端部が、テーパ状に形成さ
れている。このように、絞り部50,51の端部をテー
パ状にすることにより、絞り部による空気抵抗の増加を
最小に抑えることができ、絞り部を通過する空気流の流
速を高く保持して、流量の測定精度を高めることができ
る。
装置によれば、パーティクルを含む被測定空気が流路に
進入しセンシング部を通過する際、被測定空気は、セン
シング部の上流側の絞り部の平面部によって、良好に整
流されてセンシング部の表面と平行に流れるから、重量
があって慣性をもったパーティクルであっても、センシ
ング部の表面にパーティクルが鋭角で衝突することは少
なくなり、パーティクルが衝突する際の角度が浅くなっ
てその衝撃力が低下して、センシング部の破損や汚染物
質の付着を防止することができる。また、センシング部
近傍の絞り部で空気が良好に絞られ、その流速が増すこ
とによりセンシング部近傍を流れる空気流が安定し、正
確に空気流量を測定することができる。
である。
図である。
S)と、センシング部へのパーティクルの影響度との関
係を示すグラフである。
断面図である。
断面図である。
断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 被測定空気を導入して流通させる流路
と、該流路内に設けられ被測定空気の流量測定を行うセ
ンシング部と、を備えた流量測定装置において、 該センシング部に対向した流路内の側壁に、該センシン
グ部近傍を流れる被測定空気の流れを絞るための絞り部
が形成され、該絞り部には該センシング部の表面と平行
な平面部が少なくとも該センシング部より上流側に形成
されていることを特徴とする流量測定装置。 - 【請求項2】 前記センシング部側の絞り部と該センシ
ング部間の距離に対する前記絞り部上の平面部の長さの
比率が1以上に設定されていることを特徴とする請求項
1記載の流量測定装置。 - 【請求項3】 前記絞り部が前記流路内の両側の側壁に
対称的に設けられたことを特徴とする請求項2記載の流
量測定装置。 - 【請求項4】 前記センシング部と反対側の側壁に、該
センシング部側の絞り部より小形の絞り部が設けられた
ことを特徴とする請求項2記載の流量測定装置。 - 【請求項5】 前記絞り部には前記センシング部の表面
と平行な平面部が該センシング部より上流側と下流側の
両方に形成されたことを特徴とする請求項2記載の流量
測定装置。 - 【請求項6】 前記絞り部の上流側と下流側の端部がテ
ーパ状に形成されたことを特徴とする請求項2記載の流
量測定装置。
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