JP2015232514A - 湿度測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】湿度測定装置5は、内燃機関に吸入される吸入空気の流れる吸気路2に配され、この吸気路2を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ21を有する。
そして、吸気路2は流路断面積を減少させる絞り24を有するものであり、湿度センサ21は絞り24に配されている。
これにより、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合であっても、絞り24において吸入空気の流速を増加させることができ、湿度センサ21近傍において吸入空気が滞留することを抑制できる。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21の応答性を高めることができる。
【選択図】図2
Description
しかし、このような構成においては吸気路を流れる吸入空気の流速が遅い場合、湿度センサ近傍に吸入空気が滞留してしまい湿度センサの応答性が悪くなってしまうという問題点があった。
近年、吸入空気の湿度変化に即座に応答し点火時期を調整することにより、更なる燃費向上およびノッキング抑制を図ることへの要求が増加している。
近年、上記EGR装置において、吸入空気の湿度変化に即座に応答しEGRガス流量を調整することにより、凝縮水のコンプレッサへの付着を予防するとともに、NOxの発生を抑えつつ更なる燃費の向上が図られている。
以上により、近年、湿度センサの応答性の要求が高まってきている。
そして、吸気路は流路断面積を減少させる絞りを有するものであり、湿度センサは絞りに配されている。
このため、吸気路を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサの応答性を高めることができる。
そして、吸気路を流れる吸入空気の一部を取り込み迂回させる副流路を有するハウジングを備え、湿度センサは、副流路内に配される。
ここで、副流路は流路断面積を減少させる絞りを有するものであり、湿度センサは絞りに配されている。
このため、吸気路を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサの応答性を高めることができる
なお、副流路内に湿度センサを配することで、湿度センサへのダストの衝突等を抑制することができる。
そして、吸気路を流れる吸入空気の一部を取り込む副流路とこの副流路から分岐する副副流路を有するハウジングを備え、湿度センサは、副副流路内に配される。
ここで、副副流路は流路断面積を減少させる絞りを有するものであり、湿度センサは絞りに配されている。
このため、吸気路を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサの応答性を高めることができる
なお、副副流路内に湿度センサを配することで、湿度センサへのダストの衝突等を抑制することができる。
先ず、図1を参照して内燃機関1の吸排気システムを説明する。
この実施例に示す内燃機関1は、車両駆動用のディーゼルエンジンであり、吸入空気を気筒に導く吸気路2と気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気路3とを備えている。
吸気管は、外気の取入口からインテークマニホールドまで吸気路2を形成する通路部材であり、その吸気管には、内燃機関1に吸い込まれる吸入空気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ4、吸入空気の湿度量を測定する湿度測定装置5、過吸器のコンプレッサ6、このコンプレッサ6によって圧縮されて高圧になり温度上昇した吸入空気を強制冷却するインタークーラ7、気筒内に吸引される吸入空気量の調整を行うスロットルバルブ8等が設けられている。
吸気ポートは、内燃機関1のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、インテークマニホールドにより分配された吸入空気を気筒内に導く。
排気ポートは、吸気ポートと同様、内燃機関1のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、気筒内で発生した排気ガスをエキゾーストマニホールドへ導く。
エキゾーストマニホールドは、各排気ポートから排出される排気ガスの集合管であり、エキゾーストマニホールドの排気出口と排気管との接合部には、過給器の排気タービン11が配置されている。
そして、シリンダヘッドを支持するシリンダボディにはノックセンサ16が設けられている。
EGR装置は、所謂低圧EGR装置であって、低排気圧範囲(DPF12の排気下流側で低い排気圧が発生する範囲)の排気路3の内部と、低吸気負圧発生範囲(スロットルバルブ8の吸気上流側で、低い吸気負圧が発生する範囲)の吸気路2の内部を接続する排気ガス再循環装置である。
そして、排気ガスの一部をEGRガスとして吸気路2に戻すEGR流路17を備えている。
図2(a)は部分縦断面図、図2(b)は図2(a)におけるB−B断面図、図2(c)は図2(a)におけるC−C部分断面図を表している。
湿度測定装置5は、内燃機関1に吸入される吸入空気の流れる吸気路2に配され、この吸気路2を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ21を有している。
なお、湿度センサ21は、湿度変化に応じて比誘電率またはインピーダンスが変化する感湿膜を有するシート状の周知の構成である。
そして空気流量測定装置22は、図2(b)に示すように吸気路2を流れる吸入空気の流れ方向(以下、吸気路流れ方向と呼ぶことがある。)に直交するとともに、外側面および湿度センサ21の表面が吸入空気の流れ方向と平行となるように吸気路2に配されている。
なお、空気流量測定装置22は、吸気路2を流れる吸入空気の一部を取り込み、この取り込まれた吸入空気から吸気路2の流量に応じた信号を発生する流量センサが内部に設けられた周知の構成となっている。
ここで、絞り部材23は一方の面が空気流量測定装置22の外側面および湿度センサ21の表面と平行に対向するように吸気路2に固定されている。
すなわち、吸気路2において、絞り部材23の配されている部位は流路断面積の減少する絞り24となっている。そして、湿度センサ23は絞り24に配されていることとなる。
ここで、絞り24の略中央付近とは、湿度センサ21を支持する部材(ここでは、空気流量測定装置22)、絞り部材23等を除いた吸気路2を形成する流路壁から十分に離れた部分であり、吸入空気の流速が流路壁近傍より大きくなっている部分である。
実施例1の湿度測定装置5は、内燃機関1に吸入される吸入空気の流れる吸気路2に配され、この吸気路2を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ21を有する。
そして、吸気路2は流路断面積を減少させる絞り24を有するものであり、湿度センサ21は絞り24に配されている。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21の応答性を高めることができる。
これにより、絞り部材23等を除いた吸気路2の流路壁の近傍より吸入空気の流速が高くなっている。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21の応答性をより高めることができる。
実施例2の湿度測定装置について図3(a)〜(c)を用いて説明する。
なお、以下の実施例においては実施例1と同一機能物等には同一符号を付して表している。
図3(a)は部分縦断面図、図3(b)は図3(a)におけるB−B断面図、図3(c)は図3(b)におけるC−C部分断面図を表している。
ハウジング27は、図3(b)に示すように吸気路流れ方向に直交するように吸気路2に配されている。
ハウジング27の内部には、副流路26が形成されており、吸気路流れ方向の上流側端面に形成される入口26aから流入した吸入空気は、副流路26により90度偏向される。そして、副流路26に設けられたUターン部でさらに180度流れ方向が変化させられ、吸気路流れ方向の下流側端面に形成される出口26bから流出する。
そして支持部材33は厚さ方向が吸入空気の流れ方向に直交するように副流路26のUターン部に固定されている。
ここで、絞り部材23は断面略D字型の棒状体であり、長さ方向が吸入空気の流れと直交するとともに突出面が湿度センサ21と対向するように副流路26内に配置される。そして、絞り部材23は副流路26を形成する流路壁と一体となって副流路26内に固定されている。
すなわち、副流路26において、絞り部材23の配されている部位は流路断面積の減少する絞り24となっている。そして、湿度センサ21は絞りに配されていることとなる。
すなわち、湿度センサ21は絞り24における吸入空気の流速の最も大きい位置に配されていることになる。
実施例2の湿度測定装置は、内燃機関1に吸入される吸入空気の流れる吸気路2に配され、この吸気路2を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ21を有する。
そして、吸気路2を流れる吸入空気の一部を取り込み迂回させる副流路26を有するハウジング27を備え、湿度センサ21は、副流路26内に配される。
ここで、副流路26は流路断面積を減少させる絞り24を有するものであり、湿度センサ21は絞り24に配されている。
また、湿度センサ21は絞り24における吸入空気の流速の最も大きい位置に配されている。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21の応答性を高めることができる
また、湿度センサ21は絞り24における吸入空気の流速の最も大きい位置に配することで、湿度センサ21の応答性をさらに高めることができる。
なお、副流路26内に湿度センサ21を配することで、ダストや水滴等を慣性分離することができ、湿度センサ21へのダストの衝突や汚損による特性変化等を抑制することができる。
実施例3の湿度測定装置5は、実施例2における絞り部材23の形状を変更したものである。
具体的には、図3(d)に示すように、絞り部材23の断面形状を略台形としたものである。
この場合、絞り24を形成する壁面が湿度センサ21に吸入空気の流れ方向に対して垂直方向に近づく。
このように絞り24が設けられているため湿度センサ21近傍における吸入空気の流れの乱れを抑えることができる。
実施例4の湿度測定装置5について図4を用いて説明する。
図4(a)は部分縦断面図、図4(b)は図4(a)におけるB−B断面図、図4(c)は図4(b)におけるC−C部分断面図を表している。
湿度測定装置5は、吸気路2を流れる吸入空気の一部を取り込む副流路40と、この副流路40から分岐する副副流路41を有するハウジング27を備える。
ハウジング27は、図4(b)に示すように吸気路流れ方向に直交するように吸気路2に配されている。
そして支持部材33は厚さ方向が吸入空気の流れ方向に直交するように副副流路41のUターン部に固定されている。
ここで、絞り部材23は断面略D字型の棒状体であり、長さ方向が吸入空気の流れと直交するとともに突出面が湿度センサ21と対向するように副副流路41内に配置される。そして、絞り部材23は副副流路41を形成する流路壁と一体となって副副流路41内に固定されている。
すなわち、副副流路41において、絞り部材23の配されている部位は流路断面積の減少する絞り24となっている。そして、湿度センサ21は絞り24に配されていることとなる。
実施例4の湿度測定装置5は、内燃機関1に吸入される吸入空気の流れる吸気路2に配され、この吸気路2を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ21を有する。
そして、吸気路2を流れる吸入空気の一部を取り込む副流路40とこの副流路40から分岐する副副流路41を有するハウジング27を備え、湿度センサ21は、副副流路41内に配される。
ここで、副副流路41は流路断面積を減少させる絞り24を有するものであり、湿度センサ21は絞り24に配されている。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21の応答性を高めることができる
なお、副副流路41内に湿度センサ21を配することで、ダストや水滴等を慣性分離することができ、湿度センサ21へのダストの衝突や汚損による特性変化等を抑制することができる。
実施例5の湿度測定装置5について図5(a)、(b)を用いて説明する。
図5(a)は部分横断面図、図5(b)は図5(a)におけるB−B断面図を表している。
湿度測定装置5は実施例4と同様の副流路40および副副流路41を有するハウジング27のUターン部に支持部材33を配した構成となっている。
ここで、流量センサ50は半導体基板に設けられたメンブレン上に薄膜抵抗体で形成された発熱素子と感温素子とを有する周知の構成となっている。
そして支持部材33は厚さ方向が吸入空気の流れ方向に直交するとともに湿度センサ21と流量センサ50とが、吸入空気の流れ方向に並ぶように副副流路41のUターン部に固定されている。
ここで、絞り部材23は断面略D字型の棒状体であり、長さ方向が吸入空気の流れと直交するとともに突出面が湿度センサ21および流量センサ50と対向するように副副流路41内に配置される。そして、絞り部材23は副副流路41を形成する流路壁と一体となって副副流路41内に固定されている。
そして、流量センサ50は、絞り24における吸入空気の流れ方向において最も上流側に配されている。ここで、最も上流側とは複数のセンサが支持部材33の一方の面に配された場合において、最も上流側に配されるセンサが流量センサ50となっているという意味である。
実施例5の湿度測定装置5は、吸入空気の湿度以外の状態量に応じた信号を発生する別のセンサである流量センサ50と、湿度センサ21と流量センサ50とを支持する支持部材33とを備える。
ここで、支持部材33は板状体で絞り24に配され、支持部材33の厚さ方向は絞り24における吸入空気の流れ方向に直交している。
そして、湿度センサ21および流量センサ50は、支持部材33の一方の面に設けられ、湿度センサ21と流量センサ50とは、絞り24における吸入空気の流れ方向に並んでいる。
このため、支持部材33の存在による吸入空気の流れの乱れを抑えることができる。
これにより、流量センサ50は、絞り24における吸入空気の流れ方向の上流側に湿度センサ21が存在しないため、湿度センサ21の表面の微小な凹凸や段差による流れの乱れの影響を受けることがない。
このため、流量センサ50による吸入空気の流量測定をより安定させることができる。
実施例6の湿度測定装置5について図5(c)、(d)を用いて説明する。
図5(c)は部分横断面図、図5(d)は図5(c)におけるD−D断面図を表している。
湿度測定装置5は実施例4と同様の副流路40および副副流路41を有するハウジング27のUターン部に支持部材33を配した構成となっている。
湿度センサ21は、板状の支持部材33の一方の面に湿度センサ21の表面がこの面と同一平面を形成するように固定されている。
流量センサ50は、板状の支持部材33の他方の面に流量センサ50の表面がこの面と同一平面を形成するように固定されている。
湿度センサ21と流量センサ50とは、支持部材33の厚さ方向から見てと少なくとも一部が重なるように固定されている。
そして支持部材33は厚さ方向が吸入空気の流れ方向に直交するように副副流路41のUターン部に固定されている。
ここで、2つの絞り部材23はそれぞれ断面略D字型の棒状体であり、長さ方向が吸入空気の流れと直交するとともにそれぞれの絞り部材23の突出面が湿度センサ21および流量センサ50と対向するように副副流路41内に配置される。そして、2つの絞り部材23はそれぞれ副副流路41を形成する流路壁と一体となって副副流路41内に固定されている。
そして、湿度センサ21は支持部材33の一方の面に設けられ、流量センサ50は支持部材33の他方の面に設けられ、支持部材33の厚さ方向から見て湿度センサ21と流量センサ50との少なくとも一部が重なっている。
実施例6の湿度測定装置5は、吸入空気の湿度以外の状態量に応じた信号を発生する別のセンサである流量センサ50と、湿度センサ21と流量センサ50とを支持する支持部材33とを備える。
ここで、支持部材33は板状体で絞り24に配され、支持部材33の厚さ方向は絞り24における吸入空気の流れ方向に直交している。
そして、湿度センサ21は、支持部材33の一方の面に設けられ、流量センサ50は、支持部材33の他方の面に設けられ、支持部材33の厚さ方向から見て湿度センサ21と流量センサ50との少なくとも一部が重なっている。
このため、湿度測定装置5の体格を小さくすることができる。
なお、異なる面に湿度センサ21および流量センサ50を配しているため、それぞれの絞り部材23の形状等を個別に最適化することができる。
これにより、絞り部材23等を除いた副副流路41を形成する流路壁の近傍より吸入空気の流速が高くなっている。
このため、吸気路2を流れる吸入空気の流速が遅い場合でも湿度センサ21および流量センサ50の応答性をより高めることができる。
すなわち、湿度センサ21または流量センサ50は絞り24における吸入空気の流速の最も大きい位置に配されていることになる。
このため、湿度センサ21または流量センサ50の応答性をさらに高めることができる。
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例1によれば、絞り部材23のC−C断面における断面形状は矩形を呈していたが、このような態様に拘るものではない。
絞り部材23は流路断面積を減少させるものであればどのような形状であってもよく、例えば、図6(a)に示すように絞り部材23のC−C断面における断面形状が三角形を呈するものとしてもよい。また、図6(b)および(c)に示すように絞り部材23のC−C断面における断面形状が台形、略D字型を呈するものとしてもよい
さらに、絞り部材23は流路断面積を減少させるものであればどのような態様であってもよく、支持部材33の側に設けられるものであってもよい。例えば、図7(d)に示すように断面略D字型の棒状体の絞り部材23を支持部材33の湿度センサ21を有さない面に設けてもよい。
なお、絞り部材23が支持部材33に設けられた場合、絞り部材23は支持部材33の一部を構成することになる。
また、実施例2〜6において、支持部材33の断面形状は略矩形型であったが、断面形状が紡錘型を呈する支持部材33を用いてもよい。
Claims (13)
- 内燃機関(1)に吸入される吸入空気の流れる吸気路(2)に配され、この吸気路(2)を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ(21)を有する湿度測定装置(5)において、
前記吸気路(2)は流路断面積を減少させる絞り(24)を有するものであり、
前記湿度センサ(21)は前記絞り(24)に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 内燃機関(1)に吸入される吸入空気の流れる吸気路(2)に配され、この吸気路(2)を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ(21)を有する湿度測定装置(5)において、
前記吸気路(2)を流れる吸入空気の一部を取り込み迂回させる副流路(26)を有するハウジング(27)を備え、
前記湿度センサ(21)は、前記副流路(26)内に配され、
前記副流路(26)は流路断面積を減少させる絞り(24)を有するものであり、
前記湿度センサ(21)は前記絞り(24)に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 内燃機関(1)に吸入される吸入空気の流れる吸気路(2)に配され、この吸気路(2)を流れる吸入空気の湿度に応じた信号を発生する湿度センサ(21)を有する湿度測定装置(5)において、
前記吸気路(2)を流れる吸入空気の一部を取り込む副流路(40)とこの副流路(40)から分岐する副副流路(41)を有するハウジング(27)を備え、
前記湿度センサ(21)は、前記副副流路(41)内に配され、
前記副副流路(41)は流路断面積を減少させる絞り(24)を有するものであり、
前記湿度センサ(21)は前記絞り(24)に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項1ないし請求項3のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)は前記絞り(24)の略中央付近に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項1ないし請求項4のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)は前記絞り(24)における吸入空気の流速の最も大きい位置に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項1ないし請求項5のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
吸入空気の湿度以外の状態量に応じた信号を発生する別のセンサ(50)を備えることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6に記載の湿度測定装置(5)において、
前記別のセンサ(50)は、流量センサ、温度センサ、または圧力センサのいずれかであることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6または請求項7に記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)または前記別のセンサ(50)の少なくとも一つが前記絞り(24)の略中央付近に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6ないし請求項8のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)または前記別のセンサ(50)の少なくとも一つは前記絞り(24)における吸入空気の流速の最も大きい位置に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6ないし請求項9のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)と前記別のセンサ(50)とを支持する支持部材(33)とを備え、
この支持部材(33)は板状体で前記絞り(24)に配され、前記支持部材(33)の厚さ方向は前記絞り(24)における吸入空気の流れ方向に直交しており、
前記湿度センサ(21)および前記別のセンサ(50)は、前記支持部材(33)の一方の面に設けられ、
前記湿度センサ(21)と前記別のセンサ(50)とは、前記絞り(24)における吸入空気の流れ方向に並んでいることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6ないし請求項10のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記別のセンサ(50)は流量センサであり、この流量センサは、前記絞り(24)における吸入空気の流れ方向において最も上流側に配されていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項6ないし請求項9のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記湿度センサ(21)と前記別のセンサ(50)とを支持する支持部材(33)とを備え、
この支持部材(33)は板状体で前記絞り(24)に配され、前記支持部材(33)の厚さ方向は前記絞り(24)における吸入空気の流れ方向に直交しており、
前記湿度センサ(21)は、前記支持部材(33)の一方の面に設けられ、前記別のセンサ(50)は、前記支持部材(33)の他方の面に設けられ、
前記支持部材(33)の厚さ方向から見て前記湿度センサ(21)と前記別のセンサ(50)との少なくとも一部が重なっていることを特徴とする湿度測定装置(5)。 - 請求項1ないし請求項11のうちいずれか一つに記載の湿度測定装置(5)において、
前記絞り(24)は、前記絞り(24)を形成する壁面が前記湿度センサ(21)に前記絞り(24)における吸入空気の流れに対して垂直方向に近づく、または、前記湿度センサ(21)が前記壁面に前記絞り(24)における吸入空気の流れに対して垂直方向に近づくことにより形成されることを特徴とする湿度測定装置(5)。
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