JP2656570B2 - 熱線式空気流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱線式空気流量計に係り、特に自動車エン
ジンの吸気系を構成して、その吸入空気量を検出、さら
には制御するのに適する内燃機関用熱線式流量計に関す
る。

（従来の技術） 従来の内燃機関用熱線式空気流量計は、特開昭50−50
520号、50−146369号、55−69021号のごとく、主流路の
中央部に、直管状の副流路（分岐管）を配置し、その中
に熱線素子を配したものがある。しかし、特開昭50−50
520号の様な構成では、機関の点火時期のくるい等によ
るバックファイアによる吹き戻しに対して熱線素子は無
防備であり、その結果、特開昭50−146369号や55−6902
1号などのバックファイアに対する熱線素子の保護構造
が提案されている。しかし、熱線素子は一般に、その熱
伝達率の非線形性に起因して、脈動の大きな流れの中に
置かれた場合、平均流速が増大しているにもかかわら
ず、その出力が低下するという特性を有しており、前述
の公知例のいずれかの構成においても、脈動流の流量を
正確に検出しないという欠点がある。

また、実開昭59−135127号、特開昭60−185118号のご
とく、熱線素子を配する副流路を、主流路中に設置し
て、前述のバックファイア対策あるいは脈動流の正確な
流量検出を行うため、熱線素子の下流の副流路の流体抵
抗を大きくすると共に、副流路の出力開口を主流と並
行、ないしほぼ並行に形成している。すなわち、逆流に
対して、副流路の出口開口に作用する動圧を減小させ、
かつ熱線素子に至る流れを減衰させて、耐バックアップ
性を上げている。副流路の出口が主流にほぼ並行に直接
開口しているため、この部分での流れの混合に起因する
静圧変動により、副流路内の流れが微妙に変動する。こ
れは熱線素子出力のノイズとなって表われる。高周波の
ノイズは回路のフィルターである程度カットできるが、
機関が低速で運転されている場合など、前述の変動によ
るノイズはシステムの制御上問題となっている。また、
ハード的にも、軸方向寸法が長い、副流路等構成部材の
取付け性が悪いことによる生産性（コスト、重量）、信
頼性（部品点数大）などの欠点がある。

一方、特開昭47−13557号、58−109816号、56−76012
号、61−28017号などに、熱線素子を配する副流路を、
前述のバックファイア対策、吸気脈動に対する出力安定
化のため、主流路の外部に形成したものがある。これら
実施例では、特開昭56−76012号が指摘しているよう
に、機関からの熱伝導あるいは、熱線素子自身の発熱、
あるいは、自動車の場合、機関の発熱及び日射によるエ
ンジンルーム内の温度上昇等、熱的条件により、流量検
出誤差が増大するという欠点がある。すなわち、熱線素
子が配された副流路部分は、熱容量大で、かつ吸入空気
流に対し広い伝熱面積を持たないボディ壁の内部に、比
較的細い通路で、その中を流れる空気流に対しては、熱
伝達特性の良い条件で形成されているため、副流路中の
空気流の温度はその通路壁の温度の影響を受け、主流路
空気温度との差が大きくなる。これは吸入空気流量の測
定誤差の増大をきたしていた。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来技術は、あるものは、機関のバックファイア
や強い吹き戻しに耐える構成でないと共に脈動流の正確
な平均流量を検出できないという実用に耐えない構成で
あり、またあるものは、流量計のさらされる各種の熱的
条件に対して正確な流量計測が出来ないと共に、出力の
ノイズ大のため、結果として機関が最適な空燃比で運転
されるための制御が不完全となり、機関の排気ガスの清
浄化、燃費向上、運転性向上の障害となっていた。ま
た、あるものは、流量計ボディの軸方向寸法、すなわち
吸気管路長の短縮、機器の重量の低減、生産コストの低
減の点で配慮がなされておらず、吸気管路での圧損の増
大、機関を含むシステム重量の増大等をもたらし、機関
の燃費向上・エンジンルームの省スペース化などの障害
になるという問題があった。

本発明の目的は機関システムの低燃費、エンジンルー
ムの省スペース化を達成するべき種々の条件下で正確な
流量検出可能な熱線式流量計を提供することにある。

本発明の他の目的は、上記熱線式空気流量計を用いて
最適な空燃比の制御ができる内燃機関を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明の熱線式流量計は、
内燃機関の吸入空気流路を構成する主流路と、吸入空気
を計測する熱線素子と、内部に前記熱線素子を有し、前
記主流路内に設けられた副流路とを備えた熱線式空気流
量計において、前記副流路は前記主流路の軸方向に形成
された流路と、前記主流路の半径方向に形成された流路
を有し、前記副流路の流出部で前記副流路を形成する部
材が下流側よりも上流側が突出した構成を有するもので
ある。

また、本発明の内燃機関は上記熱線式空気流量計と、
機関の回転速度を検出する速度センサと、吸入空気に燃
料を噴射する燃料噴射装置と、前記熱線式空気流量計に
よって検出された吸入空気量と前記速度センサによって
検出された回転速度に基づいて対応する燃料噴射量を求
め、その求められた燃料噴射量を噴射する指令を前記燃
料噴射装置に出力する制御装置とを備えている。

（作用） このような構成にすることにより、副流路壁と主流と
の熱交換面積を大きくすることができるので、副流路壁
の温度が常に吸入空気温度に近い温度に保たれ温度特性
を良好になる。

また、熱線素子の下流の主流と直角で、出口開口面が
主流と並行な副流路を形成したことで、逆流の動圧が出
口開口に直接かかるのを防止すると共に、流路内での流
速の減衰が得られる。すなわち、バックファイアや吹き
戻しによる逆流の副流路内への侵入力を軽減し、かつ流
路内で侵入流れを減衰し、熱線素子の損傷防止が達成さ
れる。流量計入口の絞り、メッシュ等の整流要素、副流
路入口の絞り（ベルマウス形状）は、流量計上流からの
乱れを低減する。

（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は、本発明の内燃機関用熱線式空気流量計が適
用される電子制御式燃料噴射装置を備えた内燃機関のシ
ステム実施例である。

内燃機関（シリンダ）500への空気は、エアフィルタ
ー503により吸入され、接続管504、流量計１、吸気マニ
ホールド501を通って供給される。流量計１には、主流
路11に突出した副流路22が形成されており、該副流路12
内には回路ユニット２と一体に形成された熱線素子2a及
び温度補償素子2bが設けられ、この部分の空気流速を検
知して、全吸入空気量に対する出力を得る。流量計１の
通路には、車のアクセルペダルと連動する吸入空気量制
御用スロットルバルブ３が設けられている。さらに、流
量計１には、スロットルバルブ全閉（アイドリング）時
の流量を制御するアイドルフピードコントロール（IS
C）バルブ８が設けられている。

一方、燃料は、燃料タンク505からポンプ506により、
インジェクタ507より吸気マニホールド501内に噴射、エ
ンジン500に空気と共に供給される。

コントロールユニット510では、熱線素子回路ユニッ
ト２の出力信号、スロットルバルブ３の回転角度信号、
排気マニホールド507に設置された酸素濃度センサー508
の出力信号、機関の回転速度センサー509の出力信号等
が入力され、燃料噴射量、ISCバルブ開度等が演算され
る。この結果に応じインジェクタ507、ISCバルブ８等を
制御する。

第２図〜第５図に本発明の熱線式流量計の第一の実施
例を示す。

ボディ20は、流量計ボディ20a,スロットルバルブボデ
ィ20b、ISCバルブボディ20Cの部分が一体にダイキャス
ト成形されたものである。流量計ボディ20aの入口に
は、整流用の全網体40を設けると共に、流路の入口部21
aはベルマウス状に形成されている。該ベルマウスの下
流に、副流路31がその内部に形成されたプローブホルダ
ブロック30が、ボディ20aの外部よりそう入され、該プ
ローブホルダブロック30には、センサ回路ユニット２
が、熱線素子2a及び温度補償素子2bを図示のごとく、主
流に並行な副流路31bにくるよう、ネジ部材40a、40b等
により結合されている。この様な構成により、プローブ
ホルダブロック30は、ボディ20の外部より着脱自在であ
る。スロットルボディ20bの部分には、流路21c内に空気
量を制御するスロットルバルブ３、これを駆動するバル
ブシャフト４がボディ20bを貫通する形で設けられてい
る。ボディ20bの外部には、シャフト４を駆動するレバ
ー機構５及びスプリング６、シャフト４の回転回度を検
出するスロットルポジションセンサクがシャフト４に結
合した形で設けられている。ISCバルブボディ20cの部分
には、スロットルバルブ３の全閉時、すなわち機関のア
イドリング時の空気流量を制御するISCバルブ８と、核
バルブ８への空気通路23、24、25が設けられている。
尚、プラグ26、27は、各々通路23、25がボディ20cの外
部より形成されているので、流路とならない不用の穴部
分をふさぐものである。また、パイプ９は、スロットル
バルブ３下流の負圧を取り出すものである。

プローブホルダブロック30の上部30aには、主流路21
と並行で、流量計ボディ20aの上流部にバルマウ状の開
口31aを持つ主流路に比較して細径で円形断面の軸方向
の副流路31b及びこれに直角で、長さを主流路の半径以
上の流路と主流に並行な出口開口面31dをそなえた副流
路31cが形成されている。これにより、流量計には、主
流路21と副流路31による分岐・混合流路系が構成されて
いる。副流路31は二次元のＬ字形をした直角ベンドに担
当する流体抵抗要素及び通路の摩擦抵抗要素により、そ
の通路抵抗、すなわち流れの圧損は、主流路より大きく
形成されている。熱線素子2a、温度補償素子2bは回路ユ
ニット２と一体のホルダ部2cをプローブホルダブロック
30に設けられた穴を貫通させた構成で、副流路31bに配
置されている。このように構成したことで、まず、プロ
ーブホルダブロック30の外壁の大部分が主流に接して流
れるため、副流路31bの流路壁は吸入空気温度とほぼ等
しい温度に常に保され、外部からの熱侵入に対して小さ
い誤差で流量の計測がされる。また、機関のバックファ
イア等の逆流の、副流路31内への侵入力を弱めることが
でき、熱線素子2a等の保護が可能となると共に、副流路
31の通路抵抗が、脈動の減衰作用を持つので、吸気脈動
が大きい場合の出力異常を防止できる。

軸方向の副流路31bは、前述したように、入口部31aに
絞りを有すると共に、入口から熱線素子2aまでの長さを
内径の約２倍としている。これらの構成は、流量計入口
21aの全網体40及び絞りと共に、流量計上流からくる流
れの乱れを低減し、基本的な低ノイズを確保している。

一方、副流路31cは、その通路長が主流路の半径以上
となるよう、すなわち主流路21のほぼ最狭面積となる部
分21bに、下流のスロットルバルブ軸４よりやや下方と
なるよう位置させ、かつ主流と並行に形成されている。
また、この出口開口31dは、プローブホルダブロックの
壁30bを延長したひさし部材であって、主流に対して下
流側の壁面が流れに垂直な防風壁30dによ20り、主流が
直接直るのを防止されている。比較的スロットルバルブ
３の運動に影響を受けないスムースは主流中に出口開口
を位置させると共に、このひさし部材により、副流路出
31d直後での流れの混合が防止され、その結果副流路内
の変動を極小化し、一層の低ノイズ化を実現している。
尚、副流路31cの断面形状を円形としていること、プロ
ーブホルダブロックの壁30b及び30dの主流に対して上流
側の形状、また下流側の壁30cの形状も円形に形成して
いることも低ノイズ化に寄与している。

副流路出口開口31dからやや離れた下流のスロットル
ボディ20bの境界に設けられた絞り22は、スロットルバ
ルブ３の動きに対する副流路31内の流れ、すなわち主流
路21と副流路31の流量分配を安定させ、その結果スロッ
トルバルブ３を流量計に近接して設けることを可能とし
ている。

従って、本実施によれば、機関の吸入空気量を精度良
く計測でき、信頼性も高い熱線式空気流量計が、短い軸
方向寸法で低コストに実現される。また、スロットルバ
ルブを近接して一体にできることで軽量化もされ、全体
として機関の排ガス浄化、燃費向上、エンジンルームの
省スペース等が達成される。

第６図及び第７図に本発明の熱線式空気流量計の第二
の実施例を示す。第２図〜第５図に示した第一の実施例
との相違点について主に説明する。吸入空気管路を構成
するボディ60と、ボディ60内に配置されるプローブホル
ダブロック63は、第一の実施例と異なり、一体ダイキャ
スト成形されている。プローブホルダブロック63には、
基本的には第一の実施例と同様な、軸方向に向いた円形
断面の副流路部分62bと半径方向を向いたやはり円形断
面の副流路部分62cからなる副流路62が形成されてい
る。半径方向の副流路62cは、回路ユニット２と反対側
のボディ60の壁の外部より機械加工され、また、副流路
の出口開口面62dも同じ方向からエンドミル等により座
ぐり加工されている。従って、出口開口面62dに対する
防風壁64は、第７図のように、出口開口面62dの両サイ
ドに及ぶ壁部分65a、65bを有する。両サイドの壁65a、6
5bは、混合による乱れ低減には一層有効である。穴加
工、座ぐり加工のためあいたボディ60の穴は、プラグ72
によって埋められている。リブ体66は、ダイキャスト成
形時の湯流れを良好とするために設けられている。

流量計入口部61aは、最初ゆるやかな曲率で、次に大
きな曲率となる曲線による絞り形状とされ、その絞りの
前半部分に全網体70が、スナップリング71により固定さ
れている。軸方向の副流路62bの入口から熱線素子2aに
至る長さは、第一の実施例に比較して長く形成されてい
る。本実施例によれば、より低ノイズの熱線式流量計が
より低コストで実現される。

第８図及び第９図に本発明の熱線式流量計の第３の実
施例を示す。本実施例においても、第二の実施例と同
様、副流路82を形成するプローブホルダブロック部分
（主流への突出部）83は、ボディ80と一体にダイキャス
ト成形されている。第二の実施例との相異は、１つは、
主流への突出部83に連なる湯流れ改善用リブ体86を、そ
の上流側先端を副流路の入口開口面82aより流れの上流
側まで延長して設けたことである。これにより、流量計
上流よりの旋回流れを抑止し、第一、第二の実施例にあ
った全網体を不要としている。もう１つは、主流路81及
び副流流路82bに直角な半径方向の副流路82cの形成を、
センサ回路ユニット２の方向から、ボディ80の外部より
行っていることである。このため、防風壁84の下流側の
壁は、半径方向の副流路82cの内壁と面一に加工されて
いる。一方、出口開口面82dは、スロットルバルブ３の
方向からエンドミル等により加工されており、防風壁84
は第二の実施例と類似して、側壁85a、85bを備えるよう
形成されている。プラグ86は加工のためあけられた穴を
埋めるためのものである。

第10図に本発明の熱線式流量計の第四の実施例を示
す。ボディ90と一体のプローブホルダブロック93に設け
られる下流側副流路92cを上流側の軸方向の副流路92bに
対して鋭角に形成している。機械加工の方向は、第三の
実施例と同様、回路ユニット２の方向からである。流路
とならない部分はプラグ95で埋められている。この様に
することで、回路ユニットのパッキン部2dが穴加工にか
からないようにできるだけでなく、ベンド部の管路形成
抵抗が増大できるため、バックファイア等に対し一層強
い構成が実現できる。下流側副流路92cの出口端92dは、
スロットルバルブ３の側から加工され、突出部93の一部
がひさし部材94として残されると共に、主流と並行に形
成されている。

一方、図示はしないが、別の実施例として、上流側副
流路92bと下流側副流路92cのなす角を直角より大きく、
すなわちどん角に形成することも考えられる。この場
合、副流路92cの形成は、回路ユニットの反対側のボデ
ィ壁外部から行われることになろう。副流路92bと92cの
なす角をどん角にすれば、この部分の管路形状抵抗が減
小するので、副流路92b内の平均流速を増大させられ
る。副流路92b内の流速は、副流路92全体の圧力損失と
主流路91の流速及び圧力損失の相関で決まるから、この
ベンド部の角度の選択で副流路92b内の流速が調整でき
る。

第11図及び第12図に本発明の熱線式流量計の第五の実
施例を示す。本実施例では、副流路112を形成する主流
路111への突出部113を、ボディ110の内壁に添わせた形
態で形成している。従って、上流側副流路112bに直角な
下流側副流路112cは、実質的に半径方向を向くものであ
るが、形態としては周方向を向く約90゜の円弧状に形成
している。この形成は、スロットルバルブ３の側からエ
ンドミル等によって行われ、従って、下流側副流路112c
のスロットルバルブ３側の壁は、板状カバー115を付加
して形成する。板状カバー115は、ボルト116a,116bによ
り突出壁113に固定される。下流側副流路の出口112dは
やはり主流と並行なように形成されるが、板状部材115
を一部切り欠いた様な形態で形成され、突出部113の一
部が主流に対する十分な高さを持つ防風壁114となるよ
う形成されている。

この様に形成した副流路112の管路流通抵抗は、実質
的に直角ベンドと約90゜の曲率の小さい角断面エルボの
形状抵抗と各流路の摩擦抵抗からなり、断面積の選び方
にもよるが、例えば第一の実施例に比べれば、大きくし
やすい。従って、耐バックファイア、脈動減衰性が良い
という特徴がある。また、シングルポイントインジェク
ションシステムのように、スロットルバルブ３の手前に
インジェクタを配するような場合、この様な構成が有利
と考えられる。

第13図及び第14図に本発明の熱線式流量計の第六の実
施例を示す。本実施例は、比較的大きな流体抵抗を持つ
副流路を、比較的体積の小さな主流路131への突出部に
形成したものである。すなわち、熱線素子を配する副流
路132bの下流側副流路132cをドーナツ状に形成したもの
である。この副流路132cの加工は、やはりスロットルバ
ルブ３の側からエンドミル等によって形成され、板状カ
バー135がボルト136によって付加されている。また、第
五の実施例と同様に、突出部の一部が防風壁となるよう
形成されている。

この様に形成された副流路132の流体抵抗は、実質的
な直角ベンドと、約270゜の比較的曲率の大きい角断面
エルボの管路形状抵抗及びやや長い通路長の摩擦抵抗と
からなり、第五の実例に比べてもやや大きくなる。従っ
て、バックファイアの起りやすい、あるいは、吸気脈動
の大きい機関に適用する場合有効である。

第15図に本発明の熱線式流量計の第７の実施例を示
す。本実施例は、第六の実施例に比べてもさらに大きな
流体抵抗も持つ副流路を、軸方向寸法が長くならないよ
うな構成で実現したものである。ボディ150は別体で、
回路ユニット２と結合されたプローブホルダブロック15
3の中に、主流路151と並行な副流路152b、直角な副流路
152c、さらに該副流路152cと直角で、主流に対して上流
へ向う副流路152d、さらにこれに直角で半径方向を向く
副流路152eから副流路152が形成されている。各副流路
は断面が円形に形成され、流路とならない部分はプラグ
155で埋められている。また、ブロック153の、主流に対
して上流側の壁を副流路152eの出口に対してさらに主流
中に延長した部分154を設け、防風壁としている。

このように形成された副流路152の流体抵抗は、３個
所の直角ベンドからなる管路形状抵抗要素及び長い通路
長に比例する摩擦抵抗からなり、第六の実施例以上に抵
抗が増大している。従って、これもバックファイアの起
りやすい、吸気脈動の大きな機関に対して有効である。
また、特に、高流量域で主流路に対する副流路の流量分
配が小さく、すなわち熱線素子2aに当る流速の最大値を
小さく抑えられるので、長期的にみた塵埃付着による汚
損に対しても有利である 第16図に本発明の熱線式流量計の第八の実施例を示
す。プローブホルダダロック163はボディ160と別体で、
回路ユニット２と結合され、ボディに対しては着脱自在
である。

主流に直角な副流路162cの出口開口面162dは、図示の
ごとく、主流に対し傾いて形成されている。このため、
このままでは、逆流が副流路内へ侵入しやすいため薄板
鋼板材等の逆止弁165が取り付けられている。逆止弁165
は、リテーナ166によりバックアップされた形で、ボル
ト167によりプローブホルダブロック163に固定されてい
る。逆止弁165は、通常時、図示のごとく、副流路出口1
62dの流れを極度に障害しないよう、かつ流れを下向き
になるよう開いた状態に設定され、逆流時に動圧が作用
して、出口穴162dをふさぐよう形成され、逆流の副流路
内への侵入を防止する。動圧が除去されれば、図示の状
態に戻る。副流路出口面が傾めなので防風壁の役割り
は、副流路162cを形成する壁のうち、主流に対して上流
側の壁が果たすことになる。

第17図に本発明の熱線式流量計の第九の実施例を示
す。プローブホルダブロック173は、ボディ170と一体に
形成されている。これまでの例とは異なり、副流路入口
開口172aは、主流路171の中心に開口しており、従っ
て、主流に並行な軸方向副流路172bに直角な半径方向副
流路172cは、主流の中心から流路の内壁へ向って形成さ
れている。尚、該半径方向副流路172cは、プローブホル
ダブロック173の主流に対して下流側の壁と成形カバー1
74により形成され、成形カバー174はボルト175により固
定される。この様に構成したことで、副流路出口172d
は、プローブホルダブロック173自体が防風壁となり、
副流路の出口流は主流に乱されない。本構成では、これ
までの回路ユニット２とは異なり長いホルダー部177を
持つ回路ユニット176が採用される。本実施例で有利な
のは、副流路の入口開口172aが主流路171の中心にある
ため、比較的安定した流量分配特性、ノイズ特性を持つ
ことである。一方、副流路172cの長さが短くしかとれな
い点、脈動安定性等は若干劣る。

第18図及び第19図に本発明の熱線式流量計十の実施例
を示す。本実施例では、副流路182全体は主流路181の外
部であるが、流量計ボディ180の中部に形成されてい
る。すなわち、副流路182bの入口は、主流路181の入口
と面一で熱線素子185の下流の副流路182cは、主流路181
の外周を回る円環状に形成され、出口開口182dは、直前
で段付き状に拡大された主流路の外周壁に開口してい
る。すなわち、副流路の出口開口182dが設けられた主流
路の半径は、直前な主流路の半径より、およそ出口開口
182dの巾ほど大きくされている。従って、出口開口182d
の直前の主流路壁183が防風壁の作用効果を持つため、
不用の圧損を生じることもなく、低ノイズ化が達成され
る。

第20図及び第21図に本発明の熱線式流量計の第十一の
実施例を示す。プローブホルダーブロック203は、ボデ
ィ200と別体で、その内部に主流に並行な副流路202b
と、例えば、第一の実施例に比較してやや長い半径方向
副流路202cが、ブロック203の主流に対して下流側の形
成された角断面の溝とカバー205により形成されてい
る。副流路の出口202dは、プローブホルダブロック203
の延長壁である防風壁204を主流に対して上流側に有
し、かつ下流側にも、カバー205の延長部分としての防
風壁206を有している。本実施例では防風壁206の巾は、
副流路202cの巾より小さく形成されている。

これは、副流路出口流が、カバー206により大きく乱
されるのを防止するためでもあり、上流の防風壁の効果
を殺さないために必要な条件である。出口開口202dの主
流に対して上流側の防風壁204は、これまで述べてきた
ように、通常時、すなわち順流時のノイズ低減に効果が
ある。一方下流側の壁206は、バックファイアや、吹き
戻しの逆流副流路内へ侵入力を大巾に減小させる。すな
わち、この防風壁206により流れが２分され、次に副流
路出口202dの手前で２つの流れが干渉することで侵入力
が弱まるのである。このような構成は、吹き戻しの多い
機関に対して、吸気脈動減衰性もよい。

第22図は、本発明の熱線式流量計の第十一の実施例の
マイナーチェンジの例である。カバー225は、半径方向
副流路222cを形成する側壁223a及び223bの切れた副流路
222cの出口開口222d、222eの部分まで、同じ巾の形にさ
れている。従って、第20図での防風壁204に相当する部
分の巾を大きく形成し、副流路出口222d、222eに対する
防風壁として224a、224bが形成されるよう構成されてい
る。

第23図及び第24図に本発明の熱線式流量計の第十二の
実施例を示す。本実施例は、第十一の実施例と類似の構
成を、ボディ230と一体に成形されたプローブホルダブ
ロック233に形成したものである。半径方向の副流路232
cは、ボディ230の外部より穴加工され、また、その出口
開口部232dの形成も同方向からエンドミル加工等により
行っている。この際、主流に対して上流側の防風壁234
及び下流側の防風壁236が形成されるよう、プローブホ
ルダブロック233が形成されている訳である。プラグ235
は、加工後不要な穴を埋めたものである。本実施例の効
果は、基本的に第十一の実施例と同等であるが、組立性
等が良好となりより低いコストに形成できる。

次に第25図、第26図、第27図により本発明の熱線式流
量計の第十三の実施例を説明する。ボディ１は内燃機関
の吸入路を構成する。空気は、第25図の左側から流入す
る。流れの下流側（第１図の右側）に内燃機関がくる。

ボディ１は、基本的には円筒形の主流路303を構成す
る。主流路303の入口開口部303aはベルマウス形状とな
っている。ボディ１の内壁から主流路303内に突出部２
が設けられ、該突出部302の先端には、主流路303と並行
な副流路が、ベルマウス形状の入口開口304aを主流路30
3の中央にして設けられている。入に開口部304aは、突
出部の壁302aより上流へ突き出して形成され、開口部30
4aから熱線素子310までの距離が、副流路内径の２倍以
上となるよう構成されている。支柱311に固定された熱
線素子310は温度補償素子312と共に、副流路４内に図の
様に配置される。このため、回路ユニットに結合した支
柱311のモールド部313がボディ１の外側からそう入可能
な穴が、突出部302に設けられている。熱線素子310の下
流には、箔状のアルミ板等でハニカム状に成形された格
子体307が、突出部302の後端側からそう入、接合されて
配置されている。格子体307の下流に、突出部302の後端
壁302bと、カバー306によって屈曲副流路305が形成され
ている。カバー306は、この場合ボルト308及び309によ
って突出部302に固定されている。カバー306の下流の主
流路303中に、ボディ１に系合したシャフト４に駆動さ
れるスロットルバルブ３が配置されている。

主流路303の内壁303bは、上流側に流路が拡大する形
状に形成されてる。一方、主流路303のスロットルバル
ブ３が設けられる付近の内壁303cは、機械仕上げにより
同径に成形されているが、ボディ１の素材の時点では、
突出部302の後端面302b付近は小径に型成形されてい
る。すなわち、ボディ１は、突出部302の後端壁302b付
近の面を割り位置とする左右に抜き取り可能な中型を用
いた型（鋳造）成形品の素材を用いて、加工成形されて
いる。

白抜きの矢印は空気の流れを示す。主流路入口303aの
ベルマウスの絞り作用と、副流路入口部304aが突出部30
2aから上流へ突出している構成により、副流路304へ比
較的乱れの少ない流れが流入する。さらに副流路入口30
4aのベルマウスによる絞り作用と、副流路304の内壁の
摩擦作用により、副流路304内の流れは整流され、乱れ
が少なく速度分布の均一な流れが熱線素子310の直前で
得られるという効果がある。格子体307のすぐ下流で
は、流れは90度曲げられ、突出部後端壁302bにそって屈
曲副流路305内を上方へ流れる。90度曲る時点で、流れ
の乱れが発生し、かつ乱れは、機関の脈動の影響をも受
けて非定常となるが、格子体307のその流れ、圧力の変
動を減衰し、上流へ伝えない効果を持つ。屈曲副流路30
5内の流れは、第３図に示すように主流路の内壁に当っ
た後、屈曲副流路出口305a、305bにより流出し、主流に
合流する。屈曲副流路305を構成するカバー306は、機関
のバックファイヤによる逆流の副流路305、306への直接
の流入を防止すると共に、屈曲副流路305そのものも、
逆流、脈動を減衰させる効果がある。

第28図〜第29図に本発明の熱線流量計の第十四の実施
例を示す。主流路343の入口開口部343aは、内壁が下流
側に比較的急激に縮小するテーバ形状となっている。ボ
ディ１の内壁から形成された突出部342には、主流路343
と並行で熱線素子までまっすぐな副流路344bと屈曲副流
路344cを形成する副流路パイプ344がそう入、接合され
ている。副流路パイプ344の入口開口部344aは、主流路
壁343bや突出部壁342aから離して、主流路入口343aのテ
ーパ形状の終端部付近に配置されている。また、副流路
パイプ344の入口開口部344aそのものも下流に径が縮小
するテーパ形状とされている。入口開口344aから熱線素
子までの距離は、この場合も副流路径の２倍以上として
いる。回路354と一体のモールド部353は、ボディ１と、
副流路パイプ344の上壁を貫通して、熱線素子350を副流
路344b中に位置せしめている。屈曲副流路344cの下流の
副流路パイプ344の出口部に、格子体347が設けられてい
る。

主流路入口部343aのテーパ形状は、流入する空気を絞
り込んで、副流路（パイプ）344へ流入する空気量を増
大させ、かつ副流路開口部344aより流入する流れの乱れ
を低減する効果がある。副流路開口部344aのテーパ形
状、熱線素子350までの副流路344bの長さは、熱線素子
に当る流れの整流及び速度分布の均一化に効果があり、
ノイズを低減させる。

屈曲副流路344c及び格子体347は機関からの逆流、脈
動の減衰効果があり、逆流に対する熱線素子の保護、出
力の安定化が達成される。また副流路パイプ344の出口
の格子体347は、副流路出口344dからの流出空気による
主流の乱れの上流への伝播を防止する。本実施例の場合
には、屈曲副流路344cがパイプで滑らかに形成できるた
め、パイプの出口に格子体を設けた方が有効である。

第30図は、格子体307あるいは357のハニカム（六角形
断面）形状のものを、断面四角形に構成したものであ
る。

尚、例えば、第25図から第27図に示す第一の実施例
で、ボディと一体の突出部302や副流路カバー306及び、
ボディ１の回路ユニット２が取り付けられている部分の
壁等を一体に形成し、これをボディにそう入、結合する
様な構成も考えられる。

第31図及び第32図は、防風壁寸法のノイズに対する効
果を実験したモデルの構造図である。従ってこれも本発
明の一実施例化とも言える。また第27図はその実験結果
の一例である。

構造図等で実験方法等の説明を行う。回路ユニット２
と結合したプローブホルダブロック253は、ホディ250と
は別体である。ブロック253の内部に主流路251と並行な
軸方向副流路252b、半径方向副流路252cからなる副流路
252が形成されている。半径方向副流路252cは組み込ま
れる以前であるが、スロットルバルブ３の方向からエン
ドミルにより加工された巾ｄ、奥行ｗの角断面の流路と
なっており、ボルト257によって固定されたカバー256が
付加されている。一方、軸方向流路は、内径φｄの円形
断面流路であり、上流の乱れを低減するため、パイプ25
5を付加して長い軸方向距離をとっている。

第23図に示す実験結果例は、ボディ250の上流に、標
準ラウンドエアフィルター（ドーナツ形）のものを用
い、比較的偏流の少ない条件で、流量計の入口には全網
体を設けずに行ったものである。流量は10g/sec、40g/s
ec、140g/secの３種の場合を示しているが、この流量変
化はソニックテストスタンドにより変化させている防風
壁254の高さｈと、副流路出口軸方向巾ｗとの相関をみ
るため、数程の高さｈの異なる防風壁254を用意し、こ
れを変更して実験を行なったものである。本実験結果例
は防風壁の巾ｂと、副流路出口（半径方向）巾ｄとの比
d/dは1.5の場合である。第33図の横軸はh/wである。第3
3図の実験結果例が示すように、流量すなわち、流速の
大きさで若干異なるが、防風壁を設けない場合に対し、
少なくともh/wがおよそ0.5以上の防風壁を設けることに
よりノイズが低減されることが分った。また、h/w≒0.5
から1.0の範囲で、防風壁の高さｈの増大と共に、ノイ
ズは急速に低減し、それ以上の増大でのノイズの低減は
小さいことが分る。従って、有効なノイズ低減効果は、
h/w0.6程度で、また十分なノイズ低減効果はh/w1.0
wで得られるといえる。

一方、副流路出口巾ｄと防風壁の巾ｂの比b/dもノイ
ズ低減効果に影響し、1.3b/d2.0程度が定性的にも
有効である。すなわち、b/dが小さいと側面での主流の
まわり込みがあるためh/wが良好でもその効果が減じら
れる。またあまり大きいと主流路の抵抗となるので、全
体の圧損等の観点から好ましくない。

（発明の効果） 本発明によれば、バックファイヤや吹き戻しによる副
流路内への逆流を防止し、流量計上流からの乱れを低減
できるため種々なる条件下で正確な流量測定ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱線式空気流量計を用いた内燃機関を
示す概略図、第２図は本発明の熱線式空気流量計の第一
の実施例を示す断面図、第３図は第２図のＩ−Ｉ断面
図、第４図は第２図のII−IIの矢視図、第５図は第２図
の断面矢視図、第６図は本発明の第２の実施例を示す縦
断面図、第７図は第６図のＩ−Ｉ断面矢視図、第８図は
本発明の第３の実施例を示す縦断面図、第９図は第８図
のＩ−Ｉ断面矢視図、第10図は本発明の第４の実施例を
示す図、第11図は本発明の第５の実施例を示す縦断面
図、第12図は第11図のＩ−Ｉ断面矢視図、第13図は本発
明の第６の実施例を示す縦断面図、第14図は第13図のＩ
−Ｉ断面矢視図、第15図は本発明の第７の実施例を示す
縦断面図、第16図は本発明の第８の実施例を示す縦断面
図、第17図は本発明の第９の実施例を示す縦断面図、第
18図は本発明の第10の実施例を示す縦断面図、第19図は
第18図のＩ−Ｉ断面矢視図、第20図、第21図、第22図は
本発明の第11の実施例を示す図、第23図は本発明の第12
の実施例を示す縦断面図、第24図は第23図のＩ−Ｉ断面
矢視図、第25図は本発明の第13の実施例を示す縦断面
図、第26図は第25図のＩ−Ｉ断面図、第27図は第25図の
II−II断面図、第28図は本発明の第14の実施例を示す断
面図、第29図は第28図のIII−III線矢視図、第30図は第
29図の実施に、格子体の別の実施例を設けた場合のIII
−III線矢視図、第31図、第32図は防風壁のノイズに対
する効果を実験したモデルの構造図、第33図は実験結果
を示す図である。 〔符号の説明〕 １……空気流量計、11……主流路、12……副流路 2a……熱線素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒井 光圀 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 徳田 博厚 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 大沢 忠雄 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (72)発明者 臼井 俊文 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献 特開 昭58−109816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−108910（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−168430（ＪＰ，Ｕ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸入空気流路を構成する主流路
   と、吸入空気を計測する熱線素子と、内部に前記熱線素
   子を有し、前記主流路内に設けられた副流路とを備えた
   熱線式空気流量計において、前記副流路は前記主流路の
   軸方向に形成された流路と、前記主流路の半径方向に形
   成された流路を有し、前記副流路の流出部で前記副流路
   を形成する部材が下流側よりも上流側が突出した構成を
   有することを特徴とする熱線式空気流量計。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記熱線
   素子は前副流路のうち前記主流路の軸方向に形成された
   流路内に設けられていることを特徴とする熱線式空気流
   量計。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、前記主流
   路の軸方向に形成された副流路は前記主流路の軸心に対
   して偏心して設けられていることを特徴とする熱線式空
   気流量計。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項において、前記副流
   路の入口部に流れを縮流する絞りを設けたことを特徴と
   する熱線式空気流量計。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項において、前記主流
   路を形成する部材と前記副流路を成形する部材とを一体
   にしたことを特徴とする熱線式空気流量計。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項において、前記副流
   路は前記主流路の軸中心に対して前記副流路の下流側に
   設けられたスロットルバルブが開口したときに前記スロ
   ットルバルブが上流側に位置する領域に入口部を設け、
   下流側に位置する領域に出口部を設けたことを特徴とす
   る熱線式空気流量計。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項において、前記副流
   路の出口部に逆止弁を設けたことを特徴とする熱線式空
   気流量計。
8. 【請求項８】内燃機関の吸入空気通路を構成する主流路
   と、吸入空気を計測する熱線素子と、内部に前記熱線素
   子を有し前記主流路内に設けられた副流路とを備えた熱
   線式空気流量計において、前記副流路は前記主流路を流
   れる空気の流線と同じ方向の流線となる流路と、前記流
   線と直交する方向の流線となる流路から形成され、前記
   副流路の流出部が下流側よりも上流側が突出した構造を
   有することを特徴とする熱線式空気流量計。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第８項において、前記熱線
   素子は前記主流路を流れる空気の流線と同じ方向の流線
   となる流路に設けたことを特徴とする熱線式空気流量
   計。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第８項において、前記主
    流路を流れる空気の流線と同じ方向の流線となる流路は
    前記主流路の軸心に対して偏心して設けられていること
    を特徴とする熱線式空気流量計。
11. 【請求項１１】内燃機関の吸入空気通路を構成する主流
    路と、吸入空気を計測する熱線素子と、内部に前記熱線
    素子を有し前記主流路内に設けられた副流路とを備えた
    熱線式空気流量計において、前記副流路は前記主流路の
    軸方向に形成された流路と、前記主流路の半径方向に形
    成された流路からなり、前記副流路の流出部の上流側に
    主流の流れが直接当るのを防止する部材を有することを
    特徴とする熱線式空気流量計。
12. 【請求項１２】内燃機関の吸入空気通路を構成する主流
    路と、吸入空気を計測する熱線素子と、内部に前記熱線
    素子を有し前記主流路内に設けられた副流路とを備えた
    内燃機関の熱線式空気流量計において、前記主流路を円
    筒構造とし、前記副流路は前記主流路の軸方向に形成さ
    れた流路と、前記主流路の周方向に形成された流路から
    なり、前記副流路の流出部の上流側に主流の流れが直接
    当るのを防止する部材を有することを特徴とする熱線式
    空気流量計。
13. 【請求項１３】内燃機関の吸入空気通路を構成する主流
    路と、吸入空気を計測する熱線素子と、内部に前記熱線
    素子を有し前記主流路内に設けられた副流路とを備えた
    内燃機関の熱線式空気流量計において、前記副流路内の
    前記熱線素子の下流に空気の流れを整流する格子体を設
    けたことを特徴とする熱線式空気流量計。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１項ないし請求の範囲
    第13項のいずれか記載の熱線式空気流量計と、機関の回
    転速度を検出する速度センサと、吸入空気の燃料を噴射
    する燃料噴射装置と、前記熱線式空気流量計によって検
    出された吸入空気量と前記速度センサによって検出され
    た回転速度に基づいて対応する燃料噴射量を求め、その
    求められた燃料噴射量を噴射する指令を前記燃料噴射装
    置に出力する制御装置とを備えたことを特徴とする内燃
    機関。