JP2786708B2

JP2786708B2 - 流量測定装置及びこれを含む自動車用スロットルボディー

Info

Publication number: JP2786708B2
Application number: JP2031795A
Authority: JP
Inventors: 照文河崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH03235023A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は流量測定装置及びこれを含む自動車用スロッ
トルボディーに関し、特に、例えば自動車用の多気筒エ
ンジンに吸入される空気の流量を測定するのに好適な流
量測定装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の流量測定装置としては特開昭62−54126号公報
に開示されたものがある。この流量測定装置に示された
空気流量計は、その公開特許公報の第２図に示されるよ
うに、吸気路の内壁面に沿ってバイパス空気路を形成し
ており、その入口開口部（空気流分岐部）と出口開口部
（空気流合流部）はいずれも吸気路の軸方向に直角に向
うように形成され、バイパス通路を通った空気流が主空
気流路のベンチュリー部に流出するまた、従来の流量測
定装置の例としては、実開平１−135319号公報に開示さ
れたものがある。この流量測定装置においては、吸気路
の途中に絞り部を形成するために絞り部材を設けるとと
もに、その絞り部材に、吸気路の上流側に開口する上流
側通路、この上流側通路と連通して吸気通路の下流側に
開口する下流側通路、及び上流側通路と下流側通路の分
岐部から絞り部の位置へと開口する吸引通路からなるバ
イパス空気路を設けていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭62−54126号公報記載の流量測定装置の構造に
よれば、バイパス通路の下流に流動振動源が存在する場
合において一時的に逆流する空気流の影響を低減するこ
とができるが、圧力振動源による順流と逆流の繰り返し
変動に関し変化幅が大きく発生するベンチュリー部にバ
イパス流出口が設けられているため、バイパス通路内に
配設された流速測定部材の測定特性に乱れが生じ、その
結果、流量を正確に測定することができないという不具
合が発生する。

また、実開平１−135319号公報記載の流量測定装置の
構造によれば、上流側通路を流れた空気が吸気通路や下
流側通路に流入するとき、流れが略直角に急に曲げられ
ることにより、この部分で急な曲がりによる偏流や流れ
の乱れが生じる。この偏流や流れの乱れが、それより上
流側の上流側通路内に配設された流速測定部材の測定特
性に影響を与え、流量を正確に測定するのが困難という
不具合が発生する。

本発明の目的は、高い精度で主流路を流れる流体の流
量を測定することのできる流量測定装置及びこれを利用
した自動車用スロットルボディー装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る流量測定装置は、測定対象の流体が流れ
る主流路に対しバイパス流路を形成し、このバイパス流
路内に流速検出手段を配設し、流速検出手段で流体の流
量を検出する流量測定装置において、バイパス流路を流
れる流体が主流路を流れる流体に合流するバイパス流路
出口側部分に、バイパス流路入口側部分の末端から流路
面積が滑らかに拡大するように主流路に対し突き出た中
空の曲面状膨出部を形成し、この曲面状膨出部の側方部
にバイパス流路の出口開口部を形成するように構成され
る。

本発明に係る流量測定装置は、前記の構成において、
曲面状膨出部の内部空間の断面積が出口開口部の面積よ
りも大きいことを特徴とする。

本発明に係る流量測定装置は、前記の構成において、
曲面状膨出部の形態を球状とすることを特徴とする。

本発明に係る流量測定装置は、前記の構成において、
球状の形態を有する曲面状膨出部は主流路のほぼ中央位
置に配設したことを特徴とする。

本発明に係る流量測定装置は、前記の構成において、
球状の形態を有する曲面状膨出部の壁部に少なくとも２
つの出口開口部を形成したことを特徴とする。

本発明に係る流量測定装置は、前記の構成において、
球状の曲面状膨出部の内部に、他の曲面状部材を配設
し、曲面状部材の表面と出口開口部の一部の縁とを一致
させるようにしたことを特徴とする。

本発明に係る流量測定装置は、流速検出手段として熱
式センサを使用したことを特徴とする。

本発明に係る自動車用スロットルボディーは、供給流
路に設置されるエアフローセンサとして本発明による流
量測定装置を使用するように構成したことを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明による流量測定装置では、主流路に対して凸形
状の曲面状膨出部を形成し、この曲面状膨出部の側方部
に主流路の流れとバイパス流路の流れが合流する出口開
口部を設け、これにより逆流が発生したとき、曲面状膨
出部における逆流が衝突する箇所では圧力が高くなり、
それ以外の曲面状膨出部の側方部周囲では低くなる。ま
た逆流の下流部では、流れの剥離のために再び圧力が高
くなる。このような作用によって、出口開口部の圧力が
バイパス流路の入口の圧力よりも低くなり、バイパス流
路に入り込む逆流を低減することができる。また、バイ
パス流路出口側部分に設けられる曲面状膨出部は、バイ
パス流路入口側部分の末端から流路面積が滑らかに拡大
するように形成されていることにより、バイパス流路入
口側部分から出た流体流れがバイパス流路出口側部分へ
流入しさらに出口開口部から流出するとき、流れが滑ら
かに導かれ緩やかに曲げられる。したがって、偏流や流
れの乱れの発生を制御することができる。

また、曲面状膨出部の内部が中空となっており、且つ
バイパス流路の出口開口部の面積よりも大きな断面積を
有し、その内部空間が広くなるように形成されているた
め、主流部の流れが順流と逆流を繰り返して変動し、そ
の変動の変化幅が大きい場合には、中空部が変動の伝播
を緩和するため、流速検出手段の特性は変動による逆流
の影響を受けることが少なくなる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例を示す要部縦断面図であ
る。第１図において、１は測定対象である流体が流れる
主流路２が形成される管体である。この管体１は例えば
自動車用エンジンの吸気管である。自動車用エンジンで
ある場合には、第１図中、管体１の上側に位置する上流
側には空気取入れ口があり、下側に位置する下流側には
多気筒のシリンダが存在する。従って、空気等の流体は
主流路２において矢印Ａの方向へ流れる。

管体１の内面に沿って、主流路２の内部にバイパス流
路３が形成されている。バイパス流路３には主流路２を
流れる流体の一部がバイパスされて流れる。バイパス流
路３を形成する部材は管体２の内面に固設されたバイパ
ス流路部材４であり、このバイパス流路部材４は、一定
面積の断面を形成する入口部4Aと、この入口部4Aの末端
からバイパス流路３の流路面積が滑らかに拡大するよう
に主流路２に対し突き出た膨出形状の曲面状膨出部4Bと
から形成される。曲面状膨出部4Bの側方に位置する頂部
に孔５が形成され、その内部は中空であり、孔５の開口
部面積より大きな空間3Aが形成されている。この孔５は
バイパス流路３を流れる流体が主流路２に流れ込み、合
流するためのバイパス流路の出口開口部である。孔５の
形成位置は曲面状膨出部4Bの頂部に限定されるものでは
なく、曲面状膨出部4Bにおいて主流路２の軸方向に平行
ではない任意の箇所に形成することができ、その個数も
任意に決めることができる。かかるバイパス流路部材４
の形状によって、主流路２から分離してバイパス流路３
を流れる流体は、矢印Ｂ及び点線Ｃの如く流れる。この
流れに触れるように、バイパス流路３の内部の適当な箇
所に流速測定部材（倒えば熱式センサ）６が配置され
る。

また、主流路２内において管体１の内面側を見たとき
のバイパス流路部材４の形状は、入口部4Aが一定の幅を
有しており、他方、曲面状膨出部4Bはほぼ円形を有して
いる。

かかる形状を有するバイパス流路部材４によって生じ
る作用効果を説明する。主流路２の下流側には、前述の
多気筒シリンダに起因して圧力の振動源が存在し、その
ため矢印Ｄに示されるように流体の流れが逆流する場合
には、矢印Ｅのような流体の流れが一時的に生じる。こ
のとき、流れＥが曲面状膨出部4Bに衝突する場所ａでよ
どみが生じ、その点の圧力（よどみ点圧力）が高くな
り、その他の曲面状膨出部4Bの表面周囲ｂでの圧力は場
所ａにおける圧力よりも低いものとなる。また、入口部
材4Aの表面周囲ｃの圧力は、流れの剥離作用により再び
高くなる（よどみ点圧力）。このように、曲面状膨出部
4Bの形状がその近傍を流れる流体の逆流Ｅに作用するた
め、曲面状膨出部4Bの表面上の圧力に関して、主流路２
の軸方向とは異なる方向に設けられたバイパス流路出口
部である孔５の外側周辺では、その圧力が、バイパス流
路３の入口部の圧力よりも小さくなる。この結果、主流
路２において逆流Ｄ及びＥが生じたとしても、バイパス
流路３に逆流が流れ込むことは少ない。加えて、仮に主
流路２の逆流Ｄが孔５を通過してバイパス内に流入した
場合には、曲面状膨出部4Bのバイパス流路内空間3Aは孔
５の開口面積より大きな断面積を有するため、流入した
逆流の速度を小さくし、当該逆流が流速測定部部材６に
達することを防ぐことができる。従って、バイパス流路
３に配設された流速測定部材６で測定される流速特性は
逆流が発生しても、その影響を受けないという効果が生
じる。

また、曲面状膨出部4Bは、入口部4Aの末端からバイパ
ス流路３の流路面積が滑らかに拡大するように形成され
ていることにより、入口部4Aの内部から出た流体流れが
曲面状膨出部4Bの内部へ流入し空間3Aを介して穴５から
流出するとき、流れが曲面状膨出部4Bの壁面により滑ら
かに導かれ緩やかに曲げられる。従って、偏流や流れの
乱れの発生が抑制される。

以上により、流速測定部材６において高い精度で流速
を測定することができるので、高い精度で主流路２を流
れる流体の流量を測定することができる。

第２図は本発明の第２実施例を示す要部縦断面図であ
る。第２図において、第１図に示した同一の要素には同
一の符号を付している。この実施例では、主流路２を形
成する管体１の径方向中央部に、バイパス流路３を形成
するバイパス流路部材11を配設する。このバイパス流路
部材11は、上流側に開口された入口部11Aと、この入口
部11Aの末端からバイパス流路３の流路面積が滑らかに
拡大するように主流路２に対して突き出る膨出形状を有
するほぼ球体の球状部11Bとから構成される。バイパス
流路部材11は、その入口部11Aが管体１の内面に固定さ
れた支持体12に固設されている。入口部11Aは筒体の形
状を有し、第２図中上部の上流側端にバイパス流路３の
入口を有している。球状部11Bの内部は中空であって球
体状の空間3Aを備え、この空間3Aがバイパス流路３の一
部を形成している。そしてこの実施例では、球状部材11
Bの第２図中側部に少なくとも２個のバイパス流路出口
開口部をなす前記孔５が形成されている。前記流速測定
部材６は入口部11A内部のバイパス流路に配設され、支
持体12の内部を通して引出される。その他の点について
は第１図で説明した第１実施例の場合と同じである。ま
た孔５と空間3Aとの大きさ関係についても前記実施例と
同様である。

かかる構成を有するバイパス流路部材11によれば、主
流路２の下流側に存在する振動源に起因して逆流が発生
したときには、その逆流は、バイパス流路部材11の周辺
の空間ではその形状のために矢印Ｅの如く流れ、そのた
め、前記第１図で示した第１実施例と同様の作用によ
り、バイパス流路の出口部の周辺の圧力が低くなり、バ
イパス流路の入口部での圧力が高くなる。この結果、主
流路に一時的に逆流が生じたとしても、バイパス流路３
に発生する逆流は少なく、流速測定部材６は正確に流体
の流速を測定することができる。特に主流部の逆流が孔
５を通過してバイパス内に流入したとしても空間3Aの作
用によって前記実施例の場合と同様に流入した逆流の流
れの速度を低減し、流速測定部材６に到達するのを防止
することができる。

また、球状部11Bは、入口部11Aの末端からバイパス流
路３の流路面積が滑らかに拡大するように形成されてい
ることにより、入口部11Aの内部から出た流体流れが球
状部11Bの内部へ流入し空間3Aを介して穴５から流出す
るとき、流れが球状部11Bの壁面により滑らかに導かれ
緩やかに曲げられる。したがって、偏流や流れの乱れの
発生が抑制される。

さらにまた、主流路２を流れる流体に合流するための
孔５が複数存在するため、順方向に流体が流れるときに
バイパス流路に流れる流体を多く導入させることがで
き、そのため流速が大きくなり、流速測定部材６によっ
て測定できる流速の精度が高くなるという利点も有す
る。

第３図は本発明の第３実施例を示す要部縦断面図であ
る。この実施例ではバイパス流路部材のみを示す。第２
図に示したバイパス流路部材と同一の要素には同一の符
号を付す、バイパス流路部材11は入口部11Aと、この入
口部11Aの末端からバイパス流路３の流路面積が滑らか
に拡大するように主流路２に対し突き出た球状部11Bと
からなる。球状部11Bの内部には、入口部11Aに向かって
膨出するほぼ球面を有する球面状部13が設けられる。こ
の球面状部13の球面の端部は球状部材11Bに形成された
複数の孔５の下縁にほぼ一致するように配置される。そ
の他の構成については第２図の第２実施例に示されたバ
イパス流路部材11と同じである。

上記構成を有するバイパス流路部材11は、前記第２実
施例の場合と同じ作用及び効果を有すると同時に、更に
順方向の流体の流れにおいて、入口部より流入される流
体は破線の矢印Ｃ′の如く流れるため、球面状部13の作
用により流れが左右に分離する。その結果、バイパス流
路内を流れる流体に加わる抵抗が小さくなり、流量を増
加させることができ、もって流速測定部材６による測定
精度を更に高めることができるという利点が生じる。

第４図は、本発明に係る流量測定装置を例えば自動車
のエンジンの空気供給路のエアフローセンサとして配設
した応用例を示す。第４図において、20はエアクリー
ナ、21は空気の流量を調節する絞り弁、22は複数のエン
ジンシリンダ、23はこれらのエンジンシリンダ22に空気
を分配するための分岐流路である。24は本発明に係る流
量測定装置であり、この流量測定装置24はエアクリーナ
20と絞り弁21との間の位置に配設される。

上記構成において、エンジン作動時にはエンジンシリ
ンダ22のいずれかが吸気工程にあって空気を吸入するた
め、空気はエアクリーナ20及び流量測定装置24を通過し
て分岐流路23に供給され、吸気工程中のエンジンシリン
ダ22に供給される。ところが、この空気吸入時におい
て、初期に一時的にシリンダ内の空気流体が分岐流路23
に逆流することがある。また１つのシリンダから他のシ
リンダに吸入状態が切替わる時に脈動が発生し、逆流が
生じることがある。このような場合において、流量測定
装置24は上記逆流の影響を排除して流速を測定すること
ができ、そのため空気流量測定を良好な精度で行うこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によればバイパ
ス流路の出口側に曲面状膨出部を形成し、曲面状膨出部
に主流路に対し適切な角度でバイパスの流れが合流する
ように出口開口部を形成し、且つ曲面状膨出部の内部に
所要の広さを有する中空部を形成することにより、出口
開口部の圧力をバイパス流路入口の圧力よりも低くし、
逆流がバイパス流路の中に入るのを低減することがで
き、更に中空部によって流速検出手段が逆流の影響を受
けるのを少なくすることができる。また、バイパス流路
入口側部分の末端から流路面積が滑らかに拡大するよう
に曲面状膨出部を形成することにより、流体流れが滑ら
かに導かれ緩やかに曲げられるので、偏流や流れの乱れ
の発生を抑制することができる。したがって、流速検出
手段において高い精度で流速を測定することができるの
で、高い精度で主流路を流れる流体の流量を測定するこ
とができる。

さらに、曲面状膨出部を球状に形成し、出口開口部を
複数形成した場合にはバイパス流路の流体の流量を多く
することができ、これにより流速を大きくして測定精度
を高めることができる。

また曲面状膨出部を球状に形成したものでは、出口開
口部とバイパス流路入口の前述の圧力関係を適切に発生
させることができる。また球状の曲面状膨出部を主流路
のほぼ中央に配設した構成を有するものでは、主流路の
中央部の正確な流速を検出することができる。更に球状
をした曲面状膨出部の内部に曲面状部材を配設を配設す
ることにより、バイパス流路を流れる流体の抵抗を小さ
くすることができ、これによって更に測定精度を高くす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量測定装置の第１実施例を示す
要部縦断面図、第２図は本発明の第２実施例を示す要部
縦断面図、第３図は本発明の第３実施例を示す要部縦断
面図、第４図は本発明に係る自動車用スロットルボディ
ーの実施例を示す構成図である。〔符号の説明〕１……管体２……主流路３……バイパス流路４……バイパス流路部材 4A……入口部 4B……曲面状部材５……孔６……流速測定装置 11……バイパス流路部材 12……支持体 13……球面状部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象の流体が流れる主流路に対しバイ
パス流路を形成し、このバイパス流路内に流速検出手段
を配設し、前記流速検出手段で前記流体の流量を測定す
る流量測定装置において、前記バイパス流路を流れる流
体が前記主流路を流れる流体に合流するバイパス流路出
口側部分に、該バイパス流路入口側部分の末端から流路
面積が滑らかに拡大するように前記主流路に対し突き出
る中空の曲面状膨出部を形成し、この曲面状膨出部の側
方部に前記バイパス流路の出口開口部を形成したことを
特徴とする流量測定装置。
【請求項２】請求項１記載の流量測定装置において、前
記曲面状膨出部の内部空間の断面積が前記出口開口部の
面積よりも大きいことを特徴とする流量測定装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の流量測定装置におい
て、前記曲面状膨出部は球状の形態を有することを特徴
とする流量測定装置。
【請求項４】請求項３記載の流量測定装置において、球
状の形態を有する前記曲面状膨出部は前記主流路のほぼ
中央位置に配設されることを特徴とする流量測定装置。
【請求項５】請求項３又は４記載の流量測定装置におい
て、前記曲面状膨出部の壁部に少なくとも２つの前記出
口開口部を形成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項６】請求項３〜５のいずれか１項に記載の流量
測定装置において、前記曲面状膨出部の内部に、他の曲
面状部材を配設し、前記曲面状部材の表面と前記出口開
口部の一部の縁を一致させるようにしたことを特徴とす
る流量測定装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の流量
測定装置において、前記流速検出手段は熱式センサであ
ることを特徴とする流量測定装置。
【請求項８】空気供給流路に設置されるエアフローセン
サとして請求項１〜７のいずれか１項に記載された流量
測定装置を使用するように構成したことを特徴とする自
動車用スロットルボディー。