JP2694664B2 - 熱線式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関 - 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し、燃
料噴射量を制御するのに適する熱線式空気流量計に関す
る。

〔従来の技術〕

従来の熱線式空気流量計においては、特開昭50−5052
0号、50−146369号、及び55−69021号のそれぞれの公報
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50−50520号公報のような構成では、内
燃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号公報及び特開昭55−69021号公
報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
達率と出力とが比例しない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、その熱線素子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の構成にお
いても、脈動流れ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56−135127号公報及び特開昭60−185118
号公報のごとく、熱線素子を配する副流路と、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ともに、副流路の出口開口を
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逆流の
動圧を減小させ、かつ熱線素子に至る流れを減衰させ
て、耐バックファイア性を上げている。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
て表わされる。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、構造的にも、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
号及び61−28017号公報などのそれぞれの公報に、熱線
素子を配する副流路を、前述のバックァイア対策、吸気
脈動に対する熱線素子の出力安定化のため、主流路の外
部に形成したものがある。これらの実施例では、特開昭
56−76012号公報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、自動車に
場合、機関の発熱及び日射によるエンジンルーム内の温
度上昇等の熱的条件により、流量の検出誤差が増大する
という欠点がある。すなわち、熱線素子が配置された副
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、主流路の空気温度との差が
大きくなる。これは吸入空気量の測定誤差の増大をきた
していた。

また、特開昭60−250260号公報のように、副流路入口
上流の気流が、大きく偏向している場合にも測定誤差を
小さくする構成として、副流路の入口を、大きな開口比
を有するベラマウス形状とする構成が開示されている。
しかし、この構成では、副流路入口上流の気流が、大き
な速度分布や圧力分布を持っている場合は、測定精度の
向上（主流路と副流路との流量分配の安定化）には十分
な効果を持たない。これは、副流路を主流路の中心から
偏心して設ける場合に顕著である。さらにこの構成の欠
点は、大流量特の副流路内の流速が大きくなり、熱線素
子への塵埃付着が大きく、経年的な特性変化が大きくな
ることである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術、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ともに脈動流の正確
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、さらには、エアクリーナやダクト等の流量計の上
流に配置される吸気管路の構成要素の形状及びこれら形
状のばらつきによる流れの状態のばらつきに対して正確
な流量計測が出来ないとともに、熱線素子の出力のノイ
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、燃費低減、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
費低減・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しかつ種々の条件下で正確な
吸入空気量を検出できる熱線式空気流量計を提供するこ
とにある。

そして、本発明の他の目的は、前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〕

前記の目的を達成するため、本発明に係る熱線式空気
流量計は、吸入空気を流通する主流路と、吸入空気の一
部を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気量を計
測する副流路と、副流路内の吸入空気の流れを安定させ
る安定手段とボディに収納した熱線式空気流量計におい
て、主流路とほぼ平行に設けられた副流路の入口開口の
全周に、上流側に突出する縁を設けて凹部からなる安定
手段を形成し、凹部の底部に入口開口を位置させるよう
に構成されている。

そして、入口開口の全周を長円形状に囲む縁を設けて
長円形凹部からなる安定手段を形成し、長円形凹部の底
部に入口開口を位置させた構成でも良い。

また、吸入空気を流通する主流路と、吸入空気の一部
を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気量を計測
する副流路と、副流路内の吸入空気の流れを安定させる
安定手段とをボディに収納した熱線式空気流量計におい
て、主流路とほぼ平行な軸方向流路と軸方向流路に交叉
するとともに主流路に合流する半径方向流路とにより副
流路を形成し、副流路の入口開口の全周に縁を設けて長
円形凹部からなる安定手段を形成し、長円形凹部の底部
に入口開口を位置させた構成でも良い。

さらに、副流路の軸方向流路はボディの中心を介して
主流路に対向し偏心して設けられ、入口開口は長円形凹
部の一方側に設けられるとともに長円形凹部の他方側は
中心の近傍まで延設されているものとし、副流路は、ボ
ディの中心を通って半径方向に架設されるとともにボデ
ィと一体型のブリッジの内部に形成され、主流路は、ブ
リッジにより２分されているものとする。

そして、凹部の底面を、副流路の入口開口から主流路
の内壁に向けて上流側に傾斜して形成した構成でもよ
く、入口開口の縁の上端面を、縁に接続する主流路の内
壁の上面より少くとも縁の所定の高さより高くした構成
とする。

また、吸入空気を流通する主流路と、吸入空気の一部
を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気量を計測
する副流路と、副流路内の吸入空気の流れを安定させる
安定手段とボディに収納した熱線式空気流量計におい
て、軸方向流路及び環状流路からなる副流路の入口開口
の周囲に、流れにほぼ直交する平面を設けるとともに、
その平面の周辺に上流側に突出する縁を設けて安定手段
を形成した構成でも良く、副流路の流出部の上流側に、
逆流の流入を防止する防止部材を設けるものとする。

さらに、内燃機関としては、熱線式空気流量計と、内
燃機関の回転速度を検出する速度センサと、燃料を噴射
する燃料噴射装置と、熱線式空気流量計及び速度センサ
の出力信号を受信して吸収空気量を対応する燃料噴射量
を演算し燃料噴射量を制御する制御装置とを備えた構成
とする。

〔作用〕

本発明によれば、熱線式空気流量計の副流路を主流路
と並行に設けて熱線素子を備えるか、又はさらに半径方
向流路を加えて形成することにより、副流路壁の主流に
対する熱交換面積が大きくなって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る。そして出口開口
（流出部）が主流路と並行の副流路に形成されたため、
逆流の動圧が出口開口に直接かかるのが防止されるとと
もに、流路内の流速の減衰が得られてバックファイアや
吹き戻しによる逆流の副流路内への侵入力が軽減され
る。

また副流路の入口開口の周辺の塩は、流れの流速分布
や圧力分布のばらつきを平均化し、全体の流量に対する
副流路の流入流量の割合が安定化する。

さらに副流路の流出部の上流側に防止部材を設けるこ
とによって、副流路と主流路とのそれぞれの出口流れの
混合による静圧変動が流出部近傍において低減され、副
流路の入口開口の縁とともに副流路の入口と出口との圧
力差の安定が計られ、副流路内の流路が安定して流れの
微小変動がなくなる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第25図を参照しながら説明
するが、まず基本的な構成は第１図及び第２図に示され
るように、吸入空気502を流通する主流路21と、吸入空
気502の一部を流通しかつ内部に熱線素子2a,2bを備えて
吸入空気量を計測する副流路31と、副流路31内の吸入空
気502の流れを安定させる例えば凹部34からなる安定手
段とをボディ20に収納した熱線式空気流量計において、
主流路31とほぼ平行に設けられた副流路21の入口開口31
aの全周に、上流側に突出する縁30aを設けて凹部34から
なる安定手段を形成し、凹部34の底部に入口開口31aを
位置させた構成とする。

そして、入口開口31aの全周を長円形状に囲む縁30aを
設けて長円形凹部34からなる安定手段を形成し、長円形
凹部の底部に入口開口31aを位置させた構成でも良い。

また、吸入空気502を流通する主流路21と、吸入空気5
02の一部を流通しかつ内部に熱線素子2a,2bを備えて吸
入空気量を計測する副流路31と、副流路31内の吸入空気
502の流れを安定させる安定手段とボディ20に収納した
熱線式空気流量計において、主流路21とほぼ平行な軸方
向流路31bと軸方向流路31bに交叉するとともに主流路21
に合流する半径方向流路31cとにより副流路31を形成
し、副流路31の入口開口31aの全周に縁30aを設けて長円
形凹部34からなる安定手段を形成し、長円形凹部34の底
部に前記入口開口31aを位置させた構成でも良い。

さらに、副流路31の軸方向流路31bはボディ20の中心
を介して主流路21に対向し偏心して設けられ、入口開口
31aは長円形凹部34の一方側に設けられるとともに長円
形凹部34の他方側は中心の近傍まで延設されているもの
とし、副流路31は、ボディ20の中心を通って半径方法に
架設されるとともにボディ20と一体側のブリッジ30の内
部に形成され、主流路21は、ブリッジ30により２分され
ているものとする。

そして他の実施例として、第14図に示されるように、
凹部134の底部134a,134bを、副流路131の入口開口131a
から主流路121の内壁120a,120bに向けて上流側に傾斜し
て形成した構成でも良く、 第２図に示されるように、入口開口31aの縁30aの上端
面を、縁30aに接続する主流路21の内壁の上面より少く
とも縁30aの所定の高さより高くした構成とする。

また、第24図に示されるように、吸入空気を流通する
主流路221と、吸入空気の一部を流通しかつ内部に熱線
素子2a,2bを備えて吸入空気量を計測する副流路231と、
副流路231内の吸入空気の流れを安定させる安定手段と
をボディ220に収納した熱線式空気流量計において、軸
方向流路及び環状流路231b,231cからなる副流路231の入
口開口231aの周囲に、流れにほぼ直交する平面230aを設
けるとともに、その平面230aの周辺に上流側に突出する
縁232を設けて安定手段を形成した構成でも良く、 例えば第２図に示されるように、副流路31の流出部の
上流側に、逆流の流入を防止する防止部材30bを設ける
ものとする。

さらに、第１図に示されるように、内燃機関（シリン
ダ）500としては、熱線式空気流量計１と、内燃機関500
の回転速度を検出する速度センサ509と、燃料を噴射す
る燃料噴射装置（インジェクタ）507と、熱線式空気流
量計１及び回転速度センサ509の出力信号を受信して吸
入空気量に対応する燃料噴射量を算出する演算部（図示
しない）と、演算部の出力信号により燃料噴射量を制御
する制御装置（コントロールユニット）510とを備えた
構成とする。

以下、それぞれの実施例について図面を参照しながら
説明する。

第１図は、本発明の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への吸入空気502は、エアフ
ィルター503により吸入され、吸気ダクト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、主流路21に突出した副流路31が形成されており、
副流路31内には回路ユニット２と一体に形成された熱線
素子2a及び温度補正素子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、車のアクセルペダルと連動する吸入空
気量制御用のスロットルバルブ３が設けられている。さ
らに、流量計１に、スロットルバルブ３の全閉（アイド
リング）時の流量を制御するアイドルスピードコントロ
ール（ISC）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内に噴射さ
れ、内燃機関500に空気とともに供給される。

コントロールユニット（制御装置）510では、熱線素
子2aの回路ユニット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、かつ燃料噴射量、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６図及び第７図は第１図に示されるシステム実施例
における流量計１直前の流れの軸方向流速分布の例、ま
た第８図及び第９図は静圧力分布の例を示す。特に、第
１図のシステム実施例のようにいくつかの曲り部が吸気
ダクト504にあり、かつ曲りの直後に流量計１が配置さ
れた場合、流量計１直前の流れは、それぞれ第６図〜第
９図に示されるような流速が曲り部の外側（それぞれの
図に向って左側）で大きく、内側（それぞれの図に向っ
て右側）で小さく、かつ静圧は外側で高く、内側で低い
という偏流になっている。また、例１と例２とは、フィ
ルター503や吸気ダクト504の形状及び取り付け状態のば
らつき等の組合せで起り得る流れの相違を示しており、
それぞれ空気流量は約20g/sの場合が示される。

このような偏流は、曲り管（ベンド）直後の流れとし
て流体工学（例えば、板谷松樹著「水力学」；日本機械
学会出版の機械工学講座や古屋善正他２名著の「流体工
学」；朝倉書店出版）でよく知られているものである。
また、第６図〜第９図では示されていないが、ベンド直
後の流れに、管中心部を曲りの内側から外側に向う２つ
の渦流が２次流れとして発生することも知られている。

第２図〜第５図に本発明の熱線式空気流量計の第１の
実施例が示される。

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、整流用の格子体（ハニカム）40が設けられている。
格子体40の下流に、内部に副流路31を形成するプローブ
ホルダブロック30が、主流路21を横切ってボディ20aと
一体にダイキャスト成形されている。センサ回路ユニッ
ト２は、熱線素子2a及び温度補正素子2bが図示のよう
に、主流路21に並行な副流路31bに位置するよう、副流
路（軸方向流路）31bとほぼ同径の穴を持ち、副流路31b
の一部を形成するモールド部2cを、ボディ20aの外部か
ら挿入する形で、ネジ部材41a,41b等によりボディ20aに
螺着されている。

ボディ20bの部分に、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がボディを貫
通する形で設けられている。ボディ20bの外部に、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
フトの回転角度を検出するスロットルボジションセンサ
７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、スロットルバルブ３の全閉
時、すなわち、内燃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ISCバルブ８への空気通路23,24
及び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の外部より穿設されているため、流
路とならない不用の穴部分をふさぐものである。

副流路31は、主流路に比較して細径で円形断面の軸方
向の副流路（軸方向流路）31bと、これにほぼ直角な矩
形断面の半径方向の副流路（半径方向流路）31cとから
なる。副流路31cは、プローブホルダブロック30の下流
端に形成された溝と、ネジ部材33でブロック30に固定さ
れたカバー32とによって形成されている。カバー32は、
その下端部32aを、副流路31cの溝巾よりも小さい巾とし
ているが、副流路の出口開口（流出部）31dにかかるよ
うな形状になっている。副流路31は二次元のＬ字形をし
た直角ベンドに相当する流体抵抗と通路の摩擦抵抗とに
より、その流路抵抗、すなわち圧力損失は主流路21側よ
り大きい。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（ブリッジ）30の外壁の大部分が吸入空
気の主流に接しているため、副流路31bの流路壁は吸入
空気温度とほぼ等しい温度に保たれ、外部からの熱侵入
は吸入空気で冷却されて小さい誤差で流量が計測でき
る。また、内燃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、出口開口31dをカバーするカバー下
端部32aにより弱め、熱線素子2a等を保護している。ま
た、流路抵抗が脈動の減衰作用を持つため、脈動による
熱線素子2aの出力異常を防止できる。

一方、副流路の入口開口31aの周囲に、入口開口31aよ
りやや上流側に突き出るとともに、主流路壁20aからも
十分離れた位置に配置されたブリッジ上流端と縁30aと
する小判形（長円形）の凹部34が形成されている。この
実施例の場合は、入口開口31aは、凹部34の底部で、か
つ第２図の上側、すなわちセンサユニット２側の片寄っ
た位置に設けられている。凹部34の入口開口31aと反対
側部分は、主流路21のほぼ中央に至っており、かつその
軸方向の深さは、軸方向の副流路31bの径の約1/2にされ
ている。この凹部34を設けることにより、上流のエアク
リーナや屈曲のある吸気ダクトの形状や取り付けのばら
つきによる第６図〜第９図に示されるような上流の流れ
の相違に対して鈍感と、すなわち、副流路31への流量分
配を安定化することができる。この実施例は、直角に近
い曲り部のある吸気ダクトの直後で、かつ曲り部の内側
に入口開口31aを配置知せざるを得ない場合、特に有効
である。

一方、ブリッジ30の上流端の縁30aは、主流路21の傾
斜壁面28に対して、凹部34の深さの２倍程度に上流側へ
突出して形成されている。また、前述したように、入口
開口31aをセンサユニット２側に偏心させたため、半径
方向の副流路31cの有効長を主流路21の半径以上にでき
ている。すなわち、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た出口開口31dは、ブリッジ3
0の下端部30b及びこれに延長して形成された副流路31c
の軸方向の深さの約1/2の高さを持つ側壁30dが有効な防
風壁となっており、出口開口（流出部）31dの流れを主
流が乱すのを防止している。また、リブ30cは、本来、
ダイキャスト時の湯流れ改善のため設けてあるが、主流
の旋回を防止する効果も有し、これらにより、流れを安
定化させて熱線素子2aの出力の低ノイズ化が達成されて
いる。

副流路31cの出口開口31dからやや離れた下流に設けら
れた主流路壁の絞り部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との流量分配を安定化させ、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。

本実施例によれば、流量計上流にかなり複雑な吸気通
路があり、かつこれらの形状や取付けがかなりの範囲で
ばらついた場合においても、内燃機関の吸入空気量を精
度良く計測できる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、軽量に実現され、排ガス浄化
や燃費低減等を達成できるエンジンシステムが実現す
る。

第10図及び第11図に本発明の熱線式空気流量計の第２
の実施例が示される。副流路91の入口開口91aは、基本
的に第１の実施例の凹部34と同等な凹部94の底部に設け
られている。第１の実施例の整流部材ハニカム40の代り
に、主流路81の入口部に絞り部81aを設けている。この
絞り部81aを設けることにより、主流路81の径が縮小す
るため、圧力損失や、副流路91への流量分配へ影響する
主流路81の最大流速を減じるため、ブリッジ90の下端部
90cを、リブ形状のみの部材として、主流路の最小断面
積が第１の実施例に対して大巾に小さくなるのを防止し
ている。

半径方向の副流路91cを形成するカバー92は、ボディ8
0と一体のブリッジ90の下流側にネジ部材33で固定され
ている。カバー92の下端部92aの部分の巾は、第１の実
施例と同様、副流路91cの溝巾より若干小さくされてお
り、副流路の出口開口91dを下端部からもカバーするよ
う途中から軸方向の上流側に曲げて形成するとともに、
カバー92の下端部92aの端部は、巾の小さなリブ90cの上
側の部分でブリッジ90の下流端にほぼ接するように形成
されている。これにより、カバー92の下端部92aによる
主流のかく乱を防止するとともに、副流路91への逆流の
侵入力を第１の実施例の場合よりも小さくできる。

流量計入口の絞り部81aは、強い旋回流に対しては、
ハニカム等の整流体に劣るが、縮流効果により、上流ベ
ンド部で発生した境界層の縮小及び境界層内で生じた乱
れを押え込む作用があり、第１の実施例より低コスト化
を望む場合に実施される。圧力損失も、ハニカムのない
分、または前述のように、通路断面積を確保すれば、同
等か、又は小さくすることができる。

第12図及び第13図に本発明の熱線式空気流量計の第３
の実施例が示される。ボディ100と一体のブリッジ110の
上流端に凹部114が設けられ、副流路の入口開口111aは
凹部114の底部に設けられている。第１の実施例と異な
るのは、入口開口111aの上方にも凹部が延長されている
こと、及び入口開口111aの下方の凹部が長く形成されて
いることである。これによりより広い範囲で圧力で平均
化される。しかし、この場合は、凹部114の深さを第１
及び第２の実施例に対し大きく設定しない設定しないと
有効に機能しない。

第14図及び第15図に本発明の熱線式空気流量計の第４
の実施例が示される。ボディ120と一体のブリッジ130の
上流端は二本の並行な縁130aにより凹部134を形成する
とともに、流量計入口の内壁120a及び120bと凹部134の
底面134a及び134bとをそれぞれなめらかに連続した壁面
で形成している。また、凹部134の底面134a及び134bは
それぞれ副流路131の入口開口131aに向って流れる方向
にゆるやかな傾きを持っている。

入口内壁120a及び120bは、それぞれの図の上下方向の
みに設けてあるが、流れを縮流し壁面にそう流れを安定
させる。凹部134の底面134a及び134bの傾斜は、凹部134
で淀んだ空気を入口開口131aの方向に流れ易くしてい
る。このような構成により、第６図〜第９図に示される
ように流れの下流において、ハニカムもなしで安定な流
量分配及び熱線素子の出力の低ノイズが得られる。

第16図及び第17図に本発明の熱線式空気流量計の第５
の実施例が示される。ボディ140と一体のブリッジ150の
上流端の縁150aと、ボディ140の内部の一部により凹部1
54が形成されている。第１の実施例との相異は、凹部15
4は、副流路151の入口開口151aが扇のかなめの位置にな
るようにそれぞれの図の上方へ扇状に設けられている点
である。本実施例は、第６図〜第９図に示されるような
流れの場において、副流路の入口開口151aが、ベンドの
曲り部の内側と外側を結ぶ線に対して、直角な方向に位
置するような場合特に有効である。すなわち、第６図及
び第７図の速度分布に示されるように、壁近傍で速度変
化が大きいため、この部分を平均化することが有効な対
策になる。

第18図〜第20図に本発明の熱線式空気流量計の第６の
実施例が示される。ボディ160と一体のブリッジ170の上
流端に楕円形の縁170aに囲まれた凹部174が形成され、
副流路171の入口開口171aはその底部に設けられてい
る。第１から第５の実施例との相違は、軸方向の副流路
171bの中心が主流路161の中心に一致して形成され、半
径方向の副流路171cが上下方向に２流路設けられている
点である。したがって、半径方向の副流路171cを形成す
るためのカバー172は、その両端部分172aが両方とも巾
の小さくなった板状となっている。当然ながら、副流路
の出口開口171dは第18図の上方と下方との２箇所に形成
されている。センサユニット162のモールド部162cは、
センサ162a及び162bが軸方向の副流路171b内に位置でき
るように長く作られている。

流量計ボディ160の入口壁160aは、第２の実施例のよ
うに絞り部形状を採用している。

本実施例によれば、本来は中央部の方が流れが安定し
ているため、後に示される実験例よりもより安定した特
性が得られるが、センサユニット162のモールド部162c
が長くなることによるコストアップ等の問題がある。

第21図に本発明の第７の実施例が示される。ボディ18
0とは別体のプローブホルダのブロック190にセンサ回路
ユニット182が固定されている。ブロック190の上流端に
凹部194を有する副流路191の入口ピース195がネジ部材1
96によりブロック190に図示のように固定されている。
したがって、副流路191の入口開口191aは、ピース部材1
95の凹部194底部に形成されている。ブロック190下流端
に固定されたカバー部材192の下端部192aは、第10図に
示される第２の実施例のように、上流側に曲げて形成さ
れている。これは、これまでの第１から第６の実施例
が、プローブホルダブロック（ブリッジ）がボディと一
体であったのに対し、本実施例が別体で、ブロック190
の下端部にも主流路181を有する構成であるためであ
る。

この構成は、部品数が増大するッデメリットはある
が、部品の寸法精度向上，メンテナンス等にはメリット
がある。また凹部194を形成するピース部材195は、ネジ
部材196の固定位置を変更することにより、入口開口191
aを中心として若干回転した位置にも設けられるため、
より広範囲な上流吸気管路の要素形状及び流量計の取付
位置等の変更に対応できる。

第22図に本発明の第８の実施例が示される。ボディ20
0と一体のブリッジ203の内部に、主流路201の中心軸と
一致して軸方向だけの流路からなる副流路202が形成さ
れている。ブリッジ203の上流端が、副流路202の入口開
口202aの周囲に形成された平面204aを囲む縁203aを形成
し、凹部204が形成されている。副流路202の流出部に薄
板鋼板製の逆止弁（安定手段）205と逆止弁205のストッ
パーとなるリテーナ206がネジ部材207により螺着されて
いる。逆止弁205は正常に流れる時は図のように下流側
に変形しており、逆流時は、副流路202の出口をふさぐ
作用をする。

第23図に本発明の第９の実施例が示される。ボディ21
0と一体のブリッジ213の内部に、主流路211の中心軸と
偏心した軸方向だけの副流路212が形成されている。ブ
リッジ213の上流端を縁213aとする凹部214が形成され、
その底部に副流路212の入口開口212aが設けられてい
る。副流路212の流出部は薄板鋼板製の逆止弁（安定手
段）215がリテーナ216とともにネジ部材217により螺着
されている。

第24図及び第25図に本発明の第10の実施例が示され
る。ボディ220の肉厚部230の内部に、主流路221と並行
な軸方向の副流路231b及び主流路221の外周を迂回する
環状流路231cからなる副流路231が形成され、副流路231
の出口開口231dは、主流路221の内壁に開口されてい
る。下流側の管路体225とボディ220はパッキン224を介
して結合されている。ボディ220の肉厚部230の上流端面
は、流れに垂直な平面230aを形成しており、この面に副
流路231の入口開口231aが設けられている。入口開口231
aの主流路221側の部分に、上流側へ突出した円弧状の縁
232が設けられている。縁232は、平面230aの部分で淀ん
だん流れの主流路221への流出を防止するもので、この
縁232を設けることにより、入口開口231aの周辺の静圧
が安定する。その結果、上流側の偏流の変化に対して副
流路231と主流路221の流量分配が安定する。

第26図及び第27図に、本発明の効果を示すための比較
の対象とした従来品の構造が示される。ボディ240と一
体のブリッジ250の上流端の縁250aは単に筒状にブリッ
ジ250より突き出して形成されている。従ってブリッジ
上流端の縁250aの最上流部が副流路251の入口開口251a
を形成している。また、図から明らかのように、主流路
と並行な副流路251bは、主流路241の中心に対して、セ
ンサ回路ユニット242側に偏心して設けられている。

第28図は、第１図に示されるようなシステム実施例に
おける上流側の流れの条件、すなわち第６図〜第９図に
示されるような流れの下流側に流量計が置かれた場合の
性能を示す実験結果である。実験は、上述の第26図及び
第27図に示される従来品と、第２図〜第５図に示される
本発明の第１の実施例に対して行った。第28図の横軸は
流量計を流れる空気の質量流量（g/s）であって、広い
範囲に及ぶため、対数目盛となっている。縦軸は出力変
化率（％）である。出力はエアフィルタ，吸気ダクトの
形状及びその取付誤差によるばらつくが、そのばらつき
の一方の最も出力が小さく出る組合せを基準（出力変化
率ゼロ）として、他方の出力がどれだけ変化してしまう
かを表わしたのが出力変化率（％）である。実験結果か
ら明らかなように破線で示される従来品は、８％以上の
流量変化率になるのに対し、実線で示される本発明によ
る構成は±２％以内に入っている。

このように、本発明によれば、上流側の吸気管路要素
のばらつきによる上流側の流れの変化を相殺し、かつ、
バックファイアや吹き戻しによる副流路内への逆流の防
止、副流路の出口部における混合による流れの乱れが防
止できるため、種々の条件下で正確な流量測定ができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱線式空気流量計の副流路に半径方
向流路を加えるとともに、流れの安定手段を備えること
によって、熱線素子による吸入空気量の測定精度が向上
し、かつ、バックファイアや吹き戻しによる副流路内へ
の逆流の防止と、副流路の出口部における混合による流
れの乱れが防止されるため、種々の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シ
ステムの構成図、第２図は本発明の第１の実施例を示す
断面図、第３図は第２図のIII−III断面図、第４図は第
２図のIV−IV断面図、第５図は第２図のＶ−Ｖ断面図、
第６図及び第７図は第１図のシステム構成で流量計の上
流側の流速分布の例を示す図、第８図及び第９図は第６
図及び第７図の圧力分布の例を示す図、第10図は本発明
の第２の実施例を示す断面図、第11図は第10図のXI−XI
矢視図、第12図は本発明の第３の実施例を示す断面図、
第13図は第12図のXIII−XIII断面図、第14図は本発明の
第４の実施例を示す断面図、第15図は第14図のXV−XV断
面図、第16図は本発明の第５の実施例を示す断面図、第
17図は第16図のXVII−XVII断面図、第18図は本発明の第
６の実施例を示す断面図、第19図は第18図のXIV−XIV断
面図、第20図は第18図のXX−XX断面図、第21図は本発明
の第７の実施例を示す断面図、第22図は本発明の第８の
実施例を示す断面図、第23図は本発明の第９の実施例を
示す断面図、第24図は本発明の第10の実施例を示す断面
図、第25図は第24図のXXV−XXV断面図、第26図は従来の
技術を示す断面図、第27図は第26図のXXVII−XXVII断面
図、第28図は実験結果を示すグラフである。 １……空気流量計、２……熱線素子、 21……主流路、31……副流路、 502……吸入空気。

フロントページの続き (72)発明者 松倉 哲夫 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 五十嵐 信弥 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番 地３ 日立オートモティブエンジニアリ ング株式会社内 (72)発明者 古橋 洋一 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56−77716（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−109816（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−146369（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−185118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−76012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−69021（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−28017（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−135127（ＪＰ，Ｕ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入空気を流通する主流路と、前記吸入空
   気の一部を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気
   量を計測する副流路と、該副流路内の前記吸入空気の流
   れを安定させる安定手段とをボディに収納した熱線式空
   気流量計において、前記主流路とほぼ平行に設けられた
   前記副流路の入口開口の全周に、上流側に突出する縁を
   設けて凹部からなる前記安定手段を形成し、該凹部の底
   部に前記入口開口を位置させたことを特徴とする熱線式
   空気流量計。
2. 【請求項２】入口開口の全周を長円形状に囲む縁を設け
   て長円形凹部からなる安定手段を形成し、該長円形凹部
   の底部に前記入口開口を位置させたことを特徴とする請
   求項１記載の熱線式空気流量計。
3. 【請求項３】吸入空気を流通する主流路と、前記吸入空
   気の一部を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気
   量を計測する副流路と、該副流路内の前記吸入空気の流
   れを安定させる安定手段とをボディに収納した熱線式空
   気流量計において、前記主流路とほぼ平行な軸方向流路
   と該軸方向流路に交叉するとともに前記主流路に合流す
   る半径方向流路とにより前記副流路を形成し、該副流路
   の入口開口の全周に、上流側に突出する縁を設けて長円
   形凹部からなる前記安定手段を形成し、該長円形凹部の
   底部に前記入口開口を位置させたことを特徴とする熱線
   式空気流量計。
4. 【請求項４】副流路の軸方向流路はボディの中心を介し
   て主流路に対向し偏心して設けられ、入口開口は長円形
   凹部の一方側に設けられるとともに該長円形凹部の他方
   側は前記中心の近傍まで延設されていることを特徴とす
   る請求項２又は３記載の熱線式空気流量計。
5. 【請求項５】副流路は、ボディの中心を通って半径方向
   に架設されかつ該ボディと一体のブリッジの内部に形成
   され、主流路は、該ブリッジにより２分されていること
   を特徴とする請求項1,2,3又は４記載の熱線式空気流量
   計。
6. 【請求項６】凹部の底面を、副流路の入口開口から主流
   路の内壁に向けて上流側に傾斜して形成したことを特徴
   とする請求項１記載の熱線式空気流量計。
7. 【請求項７】入口開口の縁の上端面を、該縁に接続する
   主流路の内壁の上面より少くとも該縁の所定の高さより
   高くしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
   載の熱線式空気流量計。
8. 【請求項８】吸入空気を流通する主流路と、前記吸入空
   気の一部を流通しかつ内部に熱線素子を備えて吸入空気
   量を計測する副流路と、該副流路内の前記吸入空気の流
   れを安定させる安定手段とボディに収納した熱線式空気
   流量計において、軸方向流路及び環状流路からなる前記
   副流路の入口開口の周囲に、前記流れにほぼ直交する平
   面を設けるとともに、その平面の周辺に上流側に突出す
   る縁を設けて前記安定手段を形成したことを特徴とする
   熱線式空気流量計。
9. 【請求項９】副流路の流出部の上流側に、逆流の流入を
   防止する防止部材を設けたことを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載の熱線式空気流量計。
10. 【請求項１０】請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱
    線式空気流量計と、内燃機関の回転速度を検出する速度
    センサと、燃料を噴射する燃料噴射装置と、前記熱線式
    空気流量計及び前記速度センサの出力信号を受信して吸
    収空気量を対応する燃料噴射量を演算し該燃料噴射量を
    制御する制御装置とを備えたことを特徴とする内燃機
    関。