JP2008309621A - 空気流量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】副流路6より分岐する副副流路7の入口は、上流側の入口端部であるA点より下流側の入口端部であるB点の方が、副流路6の中心より遠い位置に設けられている。つまり、A点とB点との間に開口する副副流路7の入口は、副流路6の出口方向に傾いている。また、流量センサ3は、副副流路7の入口に配置されている。
これにより、空気の一部が副副流路7へ取り込まれる際に、大きな慣性力を持った(速度が早い)ダストは副副流路7へ流入しない。また、副副流路7の入口に滞留していたダストが副副流路7へ流入しても、十分に加速されることなく流量センサ3に衝突する。この場合、ダストが流量センサ3に衝突する時のスピードが低くなるため、流量センサ3のダメージを低減できる。
【選択図】図1
Description
この空気流量測定装置は、内燃機関に吸入される空気量を測定するエアフロメータであり、図4に示す様に、内燃機関の吸気通路100に配置されるセンサボディ110を有している。センサボディ110には、吸気通路100を流れる空気(内燃機関に吸入される空気)の一部を取り込む副流路120と、この副流路120を流れる空気の一部を取り込む副副流路130とが形成され、この副副流路130の内部に流量センサ140が配置されている。なお、副副流路130は、仕切壁150の周囲に略U字状に形成され、その副副流路130のUターン部(折り返し部)に流量センサ140が配置されている。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ダストの衝突による流量センサへのダメージを低減でき、且つ、流量センサの出力変動を抑制できる空気流量測定装置を提供することにある。
本発明は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む副流路と、この副流路に設けられ、副流路の出口方向に向かって流路断面積を次第に減少する絞り部と、この絞り部より上流側で副流路より分岐して設けられ、副流路を流れる空気の一部を取り込む副副流路と、この副副流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを有する空気流量測定装置において、流量センサは、副流路より分岐する副副流路の入口に配置されていることを特徴とする。
また、副流路を流れる空気の一部が副副流路へ取り込まれる際に、大きな慣性力を持った(速度が速い)ダストは、副副流路へ流入しない。さらに、流量センサを副副流路の入口に配置しているので、副副流路の入口に滞留していたダストが副副流路へ流入しても、十分に加速されることなく流量センサに衝突する。この場合、ダストが流量センサに衝突する時のスピードが低くなるため、ダストの衝突による流量センサのダメージを低減できる。
また、副流路から副副流路に取り込まれた空気は、副副流路の入口で縮流された状態、つまり、乱れが発生する前に流量センサに到達するので、流速安定性が良く、流量センサの出力変動を抑制できる。
請求項1に記載した空気流量測定装置において、副副流路の入口は、副流路より分岐する上流側の入口端部をA点、下流側の入口端部をB点、A点より上流側の副流路の中心を通る軸線を基準線と呼ぶ時に、B点は、基準線に対してA点より遠い位置に設けられており、A点とB点との間に開口する副副流路の入口に流量センサの一部が掛かる様に配置されていることを特徴とする。
副副流路の入口は、B点がA点より基準線に対し遠い位置に設けられている、つまり、副副流路の入口が副流路の出口方向に傾いているので、副流路を流れるダストが副副流路へ入りにくくなり、副副流路の入口に配置される流量センサへのダストの衝突を少なくできる。
請求項2に記載した空気流量測定装置において、流量センサは、半導体基板の表面に形成された薄膜抵抗体を有し、この半導体基板を支持する支持部材の少なくとも一部が、A点とB点との間に開口する副副流路の入口に掛かる様に配置されていることを特徴とする。
薄膜抵抗体を用いた流量センサでは、ダストの衝突によって薄膜抵抗体が容易に損傷する恐れが高い。これに対し、本発明の空気流量測定装置は、流量センサを副副流路の入口に配置することにより、流量センサに衝突する時のダストのスピードが低くなるため、ダストの慣性エネルギが小さくなり、ダストの衝突による薄膜抵抗体の損傷を防ぐことが可能である。
請求項2または3に記載した空気流量測定装置において、副流路は、B点より副流路の出口方向に向かって副流路の流路断面積が次第に小さくなる様に設けられた傾斜面を有し、この傾斜面が副流路の絞り部を形成していることを特徴とする。
上記の構成によれば、副流路を流れる空気の動圧が傾斜面に加わることにより、流量センサでの測定に十分な空気を副副流路へ流すことができるので、流量センサの検出精度が安定する。
請求項1〜4に記載した何れかの空気流量測定装置において、ダクトは、内燃機関の吸気ポートに通じる吸気通路を形成し、内燃機関に吸引される空気がダクトの内部を流れることを特徴とする。
本発明の空気流量測定装置は、内燃機関の吸入空気量を測定するエアフロメータとして好適に用いることができる。
実施例1に示す空気流量測定装置1は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフロメータであり、以下に説明するセンサボディ2、流量センサ3、および回路モジュール4等より構成される。
センサボディ2は、図1に示す様に、エンジンの吸気ダクト5に形成された取付け孔5aより吸気ダクト5の内部に挿入されている。このセンサボディ2には、吸気ダクト5の内部を図示左側から右側に向かって流れる空気(エンジンに吸引される空気)の一部を取り込む副流路6と、この副流路6を流れる空気の一部を取り込む副副流路7とが形成されている。
また、上記の傾斜面8は、B点より副流路6の出口方向に向かって副流路6の流路断面積が次第に小さくなる様に設けられ、副流路6の絞り部を形成している。
回路モジュール4は、センサボディ2と一体に設けられ、吸気ダクト5の外側に配置される(図1参照)。この回路モジュール4は、発熱素子の温度と感温素子で検出される空気温度との差が一定になるように、発熱素子に流れる電流値を制御している。
エンジンの始動により、吸気ダクト5の内部に空気の流れが発生すると、空気の一部がセンサボディ2の副流路6に取り込まれ、更に、副流路6を流れる空気の一部が副副流路7に取り込まれる。この時、副副流路7に配置された流量センサ3では、副副流路7を流れる空気の流速が大きくなると、発熱素子の放熱量が増大するため、感温素子で測定される空気温度との温度差を一定に保つために、発熱素子に通電される電流値が大きくなる。逆に、副副流路7を流れる空気の流速が小さくなると、発熱素子の放熱量が低減するため、発熱素子に通電される電流値が小さくなる。この発熱素子に通電される電流値に応じた電気信号(例えば電圧信号)が、回路モジュール4から外部のECU(電子制御装置)へ出力されて、ECUにより吸気量が測定される。
本実施例の空気流量測定装置1は、副副流路7の入口7aが副流路6の出口方向に傾いている、つまり、図2に示した基準線(一点鎖線)に対してA点よりB点の方が遠い位置にあるので、副流路6を流れるダストが副副流路7へ入りにくくなり、大きな慣性力を持った(速度が速い)ダストは、副副流路7へ流入することはない。また、流量センサ3を副副流路7の入口7aに配置しているので、副流路6を流れる空気の一部が副副流路7へ取り込まれる際に、副副流路7の入口7aに滞留していたダストが副副流路7へ流入しても、十分に加速されることなく流量センサ3に衝突する。この場合、ダストが流量センサ3に衝突する時のスピードが低くなるため、ダストの衝突による流量センサ3のダメージを低減できる。
さらに、副流路6の下流側に傾斜面8(絞り部)を設けているので、副流路6を流れる空気の動圧が傾斜面8に加わることにより、副流路6の入口側と出口側との圧力差が大きくなる。その結果、流量センサ3での測定に十分な空気量を副副流路7へ流すことができ、検出精度が安定する。
この実施例2に係る空気流量測定装置1は、副流路6に設けられる絞り部の構成が実施例1とは異なる。その絞り部の具体的な構成を以下に説明する。
副副流路7の入口7aが設けられる副流路6の径方向〔図3(a)に示す上下方向〕を副流路6の高さ方向と呼び、その高さ方向と直交する副流路6の径方向を副流路6の幅方向と呼ぶ時に、副流路6の絞り部は、図3(b)に示す様に、副流路6の幅方向(図示上下方向)の両側に設けられた一対の壁面9によって構成される。その一対の壁面9は、副流路6の高さ方向と平行に形成され、且つ、一対の壁面9の間隔が副流路6の出口6bに向かって次第に小さくなる様に、副流路6の軸線に対し傾斜して設けられている。
流量センサ3は、A点とB点との間に開口する副副流路7の入口7aに掛かる様に配置されている。
さらに、副流路6に絞り部(一対の壁面9)を設けているので、副流路6を流れる空気の動圧が一対の壁面9に加わることにより、副流路6の入口側と出口側との圧力差が大きくなる。その結果、流量センサ3での測定に十分な空気量を副副流路7へ流すことができ、検出精度が安定する。
実施例1では、流量センサ3の一部(例えば半導体基板の一部)が副副流路7の入口7aに掛かる様に配置されるが、半導体基板を支持する支持部材の少なくとも一部が副副流路7の入口7aに掛かる様に配置しても良い。
3 流量センサ
5 吸気ダクト(ダクト)
6 副流路
7 副副流路
8 傾斜面(絞り部)
9 一対の壁面(絞り部)
Claims (5)
- ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む副流路と、
この副流路に設けられ、前記副流路の出口方向に向かって流路断面積を次第に減少する絞り部と、
この絞り部より上流側で前記副流路より分岐して設けられ、前記副流路を流れる空気の一部を取り込む副副流路と、
この副副流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを有する空気流量測定装置において、
前記流量センサは、前記副流路より分岐する前記副副流路の入口に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1に記載した空気流量測定装置において、
前記副副流路の入口は、前記副流路より分岐する上流側の入口端部をA点、下流側の入口端部をB点、前記A点より上流側の前記副流路の中心を通る軸線を基準線と呼ぶ時に、前記B点は、前記基準線に対して前記A点より遠い位置に設けられており、
前記A点と前記B点との間に開口する前記副副流路の入口に前記流量センサの一部が掛かる様に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項2に記載した空気流量測定装置において、
前記流量センサは、半導体基板の表面に形成された薄膜抵抗体を有し、前記半導体基板を支持する支持部材の少なくとも一部が、前記A点と前記B点との間に開口する前記副副流路の入口に掛かる様に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項2または3に記載した空気流量測定装置において、
前記副流路は、前記B点より前記副流路の出口方向に向かって前記副流路の流路断面積が次第に小さくなる様に設けられた傾斜面を有し、この傾斜面が前記副流路の絞り部を形成していることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1〜4に記載した何れかの空気流量測定装置において、
前記ダクトは、内燃機関の吸気ポートに通じる吸気通路を形成し、前記内燃機関に吸引される空気が前記ダクトの内部を流れることを特徴とする空気流量測定装置。
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