JP2857787B2 - 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関 - Google Patents

熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関

Info

Publication number
JP2857787B2
JP2857787B2 JP2051255A JP5125590A JP2857787B2 JP 2857787 B2 JP2857787 B2 JP 2857787B2 JP 2051255 A JP2051255 A JP 2051255A JP 5125590 A JP5125590 A JP 5125590A JP 2857787 B2 JP2857787 B2 JP 2857787B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
sub
flow
upstream
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2051255A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03252529A (ja
Inventor
信勝 荒井
内山  薫
俊文 臼井
信弥 五十嵐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Priority to JP2051255A priority Critical patent/JP2857787B2/ja
Priority to KR1019910003235A priority patent/KR940004877B1/ko
Priority to DE4106842A priority patent/DE4106842A1/de
Priority to US07/664,297 priority patent/US5231871A/en
Publication of JPH03252529A publication Critical patent/JPH03252529A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2857787B2 publication Critical patent/JP2857787B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/72Devices for measuring pulsing fluid flows
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00Measuring a proportion of the volume flow

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸入空気流量の計測に係り、特に自動車エ
ンジンの吸気系に設けられ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式空気流量計及び該
流量計を備えた内燃機関に関する。
〔従来の技術〕
自動車用エンジンの容量は非常に広い範囲に及ぶが、
普通乗用車について、現在その吸入空気質量流量は、排
気量4000ccクラスの普通乗用車でアイドリング時の最小
流量Qi=10〜15kg/h,最高回転速度時の最大流量Qm=500
〜600kg/h、また2000ccクラスの普通乗用車でQi=5〜1
0kg/h,Qm=300〜400kg/hである。従って、最大流量と最
小流量の比(ダイナミックレンジ)Qm/Qiは大きい方で6
0〜80である。しかし、今後の自動車用エンジンは、高
速、高出力化に向い、最小流量Qiは大きく変らないが、
最大流量Qmは同一排気量の自動車用エンジンで増大し、
ダイナミックレンジは100以上、将来は150に達すること
が予想される。
吸気管内の吸入空気の流速、すなわち、熱線式空気流
量計(熱式空気流量計)を通過する流速は、ボディに形
成した主流路の断面積(吸気管系の太さ)等に依存する
が、種々の制約から現状は全流量範囲で、およそ0.5m/s
〜50m/sの程度にされている。特に最大流速が制約され
るのは、エアクリーナで取り切れない非常に細かい吸入
空気中のダストの熱線素子(発熱素子)への付着による
経年劣化(特性変化)が、流速が大きいほど大きいこと
による。これに関するデータは、エス・エー・イー・ペ
ーパー840137(1984年);(SAE Paper840137,1984):
文献1の頁26、図15などに示されている。従って、ダイ
ナミックレンジの増大、すなわち、最大流量の増大は、
もし同一サイズの吸入管路径(熱線式空気流量計の流路
断面積)であれば、最大流速の増大となり、熱線素子へ
のダスト付着が一層増大することになる。
従来の熱線式空気流量計においては、特開昭54−7618
2号公報のように、一時的に熱線素子を通常の温度より
高めて、付着したダストを焼き切って清浄性を保つとし
ているものがある。しかし、実際にはダスト中にカルシ
ウム等の成分が多く含まれており、かえって熱線素子に
溶着し特性変化がより大きくなる等の欠点がある。ま
た、特開昭59−190624号公報のように、熱線素子の上流
側に障害物を設置し、これにダストを付着させて、熱線
素子へのダスト付着を防止するものがある。しかし実際
には、このような障害物を設けると、熱線素子に当る流
速が低下し、吸入空気の低流量時に熱線素子の感度が不
足する。あるいは、障害物から発生する渦による気流の
乱れが、ノイズを増大させるなどの欠点がある。
一方、吸入空気の最大流量が増大しても、最高流速を
従来と同等に出来れば良いことになり、特開昭55−6671
6号公報等のように主流路内に直管状の筒部材を設け、
ここに熱線素子を配したものがある。このような構成で
は、筒内(熱線素子周辺)を流れる流速は、筒外の主流
路の流速とほぼ同一である。従って、最大流量が増大し
た時、最高流速を従来と同等にするには、流路断面積す
なわち流路径を増大させる必要がある。これはダクト系
の設置スペースの増大をもたらすという欠点がある。ま
た、吸入空気の低流量時の流量はほぼ同一のため、従来
より低流速となるから、熱線素子の感度向上、ノイズ対
策などが問題となる。
さらに、特開昭56−18721号公報のように主流路に独
立したバイパス流路を形成し、このバイパス流路に熱線
素子を配したものがある。この場合、バイパス流路内の
吸入空気の流速のレベルは、バイパス流路の流体抵抗を
選ぶ(増大させる)ことにより、主流路の流速レベルか
らずらすことができる。従って、最大流量の増大時に、
圧力損失の増加の問題は別として、希望するならばボデ
ィの大きさを変えずにバイパス流路内の最高流速を従来
と同様にすることは可能である。しかし、この場合で
も、バイパス流路内の流速は、主流路の流速にほぼ比例
して変り、低流量時のバイパス流路内の流速は従来より
大巾に低下する。結局、従来の熱線素子の感度では不足
となり、ノイズ(流れの中の小さな乱れ)が相対的に大
きくなることはまぬがれない。
次に、実開昭55−145321号公報のように、バイパス流
路内にバルブ手段を設け、吸入空気量が変化する範囲
で、バイパス流路の流体抵抗を制御するものがある。確
かに、このようなバルブ手段及びアクチュエータ等を備
えて、吸入空気流量に応じてバイパス流路の抵抗を変え
てやれば、流量範囲が広がってバイパス流路内の最低流
速及び最高流速をほぼ従来と同等に制御することが可能
である。ところが、実開昭55−145321号公報は、流量の
増大と共にバイパス流路の断面積を拡大して流通抵抗係
数を減少させ、センサー部(熱線素子)の流速を増大さ
せようとするもので、本発明とは逆の目的を持つもので
ある。すなわち、回路の電圧出力が、センサー部流速の
平方根に比例するため、高流量ほど電圧出力の変化率が
低下することに対し、これを改善しようとするものであ
る。しかし、現在の回路技術では、このような問題は解
決されている。また、流量の増大と共に流通抵抗係数を
減少させるには、流れの物理量の増大に逆らった制御を
必要とし、当然、バルブ等の手段は、アクチュエータに
より強制的に動作させる必要がある。従って、これらに
よるコストアップはさけられない。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の熱線式空気流量計にあっては、計測すべき吸入
空気量の最大流量が増大した場合、熱線素子の劣化を抑
制し、かつ最小流量で熱線素子の感度を低下させない流
速条件を作り出すことができない。あるいは大巾なコス
トアップや機構が複雑化するなどの問題があった。
本発明の目的は最大流量及び最小流量で熱線素子の劣
化や感度を低下させずダイナミックレンジ(計測流量範
囲)が広いとともに、機構が簡単でコストアップしない
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、本発明の熱線式空気流
量計を用いて、高速、高出力エンジンの最適な空燃比制
御が可能な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、本発明は、吸入空気の主
流を通流する主流路と、主流路内に形成された副流路
と、副流路内に配設された発熱素子とを備え、発熱素子
の温度変化により吸入空気量を計測する熱式空気流量計
において、副流路を、第1の副流路と第2の副流路とか
らなるものとし、第1の副流路は、主流路にほぼ平行に
延在され、内部に発熱素子が配設されてなる上流側流路
と、該上流側流路に連なり、該上流側流路にほぼ直交す
る方向に延在され、末端が主流路内に開口されてなる下
流側流路とから形成され、第2の副流路は、上流側流路
と同一の方向に延在され、末端が第1の副流路の下流側
流路内に開口されてなることを特徴とする。
この場合において、第2の副流路の末端開口を前記下
流側流路側から弾性を有する板材により塞くことができ
る。
また、上記の副流路の構成に代えて、副流路を主流路
にほぼ平行に延在して形成し、内部に前記発熱素子を配
設してなる上流側流路と、該上流側流路に連なり、該上
流側流路にほぼ直交する方向に延在され、末端が前記主
流路内に開口されてなる下流側流路とにより形成し、上
流側流路と同一の方向に延在させて主流路の上流側に開
口された大口径部を有する段付きの穴を形成し、該穴に
段付きのピストン部材を弾性部材を介在されて挿通し、
該ピストン部材の先端に副流路の下流側流路内に進退可
能に突出する部材を設けたものとすることができる。
〔作用〕
上記のように、副流路を第1と第2の副流路から形成
したものによれば、吸入空気量が少ないときは、発熱素
子が配設された第1の副流路には、主流路を含む全流路
に流れる吸入空気量に比例した流速で吸入空気が流れる
が、吸入空気量の増大とともに第2の副流路から第1の
副流路の下流側流路に合流する空気流により、第1の副
流路の圧力損失が増大して流通抵抗係数が増加する。つ
まり、第1の副流路の流路断面積を自立的に可変する自
己可変手段が形成される。これにより、全流路に流れる
吸入空気量の増大に対して、第1の副流路に流れる流速
の増大が抑えられる。その結果、最大流量が従来より大
きなエンジンに用いられる場合でも、従来と同様な計測
流量範囲が得られるとともに、発熱素子の汚損の増大や
感度不足等が生じない。
また、第2の副流路の末端開口を弾性を有する板材に
より塞いだものによれば、第2の副流路を流れる空気の
動圧により板材が変形し、第1の副流路の流路断面積を
狭めることになる。その結果、上述の合流損失に加え
て、流路断面積の減少にともなう流通抵抗係数の増加作
用により、一層大きな吸入空気量の増加に対応すること
ができる。
一方、ピストン部材の先端部を第1の副流路に進退可
能に設けたものによれば、ピストン部材の頭部に吸入空
気の動圧が作用し、吸入空気量が増大するに連れて先端
部が第1の副流路内に進出し、流路断面積を狭めること
になり、上述と同様の佐用効果が得られる。
上記のように形成された熱式空気流量計を内燃機関に
用いることにより、最大流量が従来より大きなエンジン
に用いられる場合でも、従来と同様な計測流量範囲が得
られるとともに、発熱素子の汚損の増大や感度不足等が
生じない。
〔実施例〕
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)50への吸入空気52は、エアーフ
ィルター53より吸入され、吸気ダクト54、流量計(熱線
式空気流量計)1及び吸気マニホールド51を通って供給
される。流量計1に、主流路21に突出した第1の副流路
31及び第2の副流路35が形成されており、第1の副流路
31内には回路ユニット2と一体に形成された第2図に示
す熱線素子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信号
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Fは、燃料タンク55からポンプ56により、
インジェクタ57より吸気マニホールド51内に噴射され、
内燃機関50に空気とともに供給され、排気ガスEは矢印
方向に排出される。コントロールユニット(制御装置)
60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57に
設置された酸素濃度センサー58の出力信号、及び機関の
回転速度センサー59の出力信号等が入力され、かつ燃料
噴射量及び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57、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空気流量計の第1〜
第3図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が設けらている。格
子体40の下流に、内部に第1の副流路31及び第2の副流
路35を形成するブロック(ブリッジ)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、第1の副流路31の主流路21にほ
ぼ平行する軸方向流路31Bに位置するよう、軸方向流路3
1Bとほぼ同径の穴を持ち、軸方向流路31Bの一部を形成
するモールド部2Cを、流量計ボディ20Aの外部から挿入
する形で、ネジ部材41A,41B等により流量計ボディ20Aに
螺着されている。
スロットルバルブボディ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。スロット
ルバルブボディ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
出するスロットルポジションセンサ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ISCバルブボ
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。
副流路を形成する第1の副流路31は、主流路に比較し
て小径で円形断面の軸方向流路31Bと、これに下流側で
ほぼ直角な(交差する)矩形断面の半径方向流路(交差
方向流路)31Cとからなる。半径方向流路31Cは、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、半径方向流路31Cの溝巾よ
りも小さい巾としているが、副流路の流出部31Dにかか
るような形状になっている。副流路は二次元の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、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、軸方向流路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半径方向流路31C内への侵入
力を、流出部31Dをカバーするカバーの下端部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、第1の副流路31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21
内からも十分離れた位置に配置されたブリッジ上流端を
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、第1の副流路31の入口開口31
A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
央に至っている。この凹部34を設けることにより、上流
のエアークリーナや屈曲のある吸気ダクトの形状じゃ取
り付けのばらつきによる上流の流れの相違に対して鈍感
に、すなわち、第1の副流路31への流量分配を安定化す
ることができる。
一方、凹部34の主流路21の中心寄りの底部に入口開口
35Aを有する少なくとも1個の小径の第2の副流路35が
自己可変手段として、第1の副流路31の軸方向流路31B
とほぼ平行に、かつその出口開口35Bが、第1の副流路3
1の半径方向通路31Cにくるよう穿設されている。これに
より、第1の副流路31及び第2の副流路35を流れる流量
は、全流量の増大と共に増加するが、それぞれの第2の
副流路35からの流れが、第1の副流路31の半径方向流路
31Cの部分で合流し、第1の副流路31の断面積を変化し
て流れに合流損失を与えるため、第1の副流路31の流通
抵抗係数は、流量の増大と共に増大することになる。す
なわち、第2の副流路35がない場合に比べ、全流量の増
大に伴なう、第1の副流路31内の流速増加がゆるやかに
なる。
従って、本実施例によれば従来よりも吸入空気量範囲
の大な内燃機関においても、熱線素子2A及び温度補償素
子2B等の汚損や感度低下等がなく、吸入空気量を精度良
く計測でき、かつ信頼性の高い熱線式空気流量計が実現
される。
第6図及び第7図に本発明の第4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とほぼ
平行な軸方向流路231B及び主流路221の外周を迂回する
環状流路(交差方向流路)231Cからなる第1の副流路23
1が形成され、第1の副流路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、流れに直角な平面230Aを
形成しており、この面に第1の副流路231の入口開口231
Aが設けられている。入口開口231A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第1の副流路231と主
流路221の流量分配が安定する。
一方、第1の副流路231の軸方向流路231Bにほぼ平行
に少くとも一つの第2の副流路233が設けられている。
第2の副流路233の入口開口233Aは、平面230A上で主流
路221のほぼ中心寄りに対抗して設けられ、出口開口233
Bは、第1の副流路231の環状流路(主通路軸に対して交
差方向の流路)231Cの内部に形成されている。従って、
それぞれの第2の副流路233は、第1及び第2の実施例
の第2の副流路35と同等の作用を持ち、全流量の増大に
伴なう第1の副流路231内の流速増加をゆるやかにす
る。
第8図及び第9図に本発明の熱線式空気流量計の第5
の実施例を示す。全体的構成は第1〜第3の実施例と同
様である。第1の副流路31の軸方向流路31Bとほぼ平行
に少くとも一つの第2の副流路80が、それぞれの入口開
口80Aを凹部34の内部に、それぞれの出口開口80Bを第1
の副流路31の半径方向流路(交差方向流路)31C内に持
つよう形成されている。さらに、出口開口80Bを低流量
時にはふさいでしまう柔軟な少くとも1個の板バネ81な
どの可撓板を設けている。それぞれの板バネ81は、ネジ
部材82で一端が固定され、第2の副流路80からの流れの
動圧力が大きくなると、第9図に示すように、半径方向
流路31C内で変形する。これにより、第1の副流路31の
半径方向流路31Cの断面積が減少し、第1の副流路31の
流通抵抗を増大させると共に、出口開口80B以降で合流
損失をも生じさせ、全流量の増大に伴なう第1の副流路
31の流速変化を、これらが設けられない場合よりゆるや
かなものとする。この効果は、第1〜第3の実施例より
さらに顕著だが、板ばね81及びネジ部材82等の部品が増
加する。
第10図及び第11図に、本発明の第6の実施例を示す。
全体的構成は、第1及び第2の実施例とほぼ同等であ
る。軸方向流路31Bとほぼ平行に設けた少くとも一つの
段付の穴(第2の副流路)93の中に、少くとも1個の段
付のピストン部材90などの変位部材及び変位部材に当接
しこの動きを制御する少くとも1個のバネ部材91などの
弾性部材を設けている。それぞれの段付の穴93の上流端
は、入口の凹部34に開口しており、入口開口90Aにはピ
ストン部材90の飛び出し防止のためのストップリング92
が設けられている。それぞれの段付の穴93の下流端は、
半径方向流路31Cの内部に開口しており、変位によりピ
ストン部材90の一端が突出するように構成されている。
ピストン部材90は、主流の動圧力Pを受け、バネ部材91
に抗して変位し、高流量時は、第11図のように一端を半
径方向流路31Cに突き出し、この部分の断面積を縮小さ
せる。ピストン部材90の半径方向流路31C内への突き出
し量は、流量の増大と共に大きくなり、従って、流量の
増大と共に副流量31の流通抵抗係数を大きくできる。
第12図に、本発明の第7の実施例を示す。吸入管路の
一部を形成するボディ101と、センサユニット102と、主
流路104のほぼ中心部に設けられた副流路105を形成する
筒体103とにより構成される。熱線素子102A、温度補償
素子102Bは副流路105内に設置されている。副流路105の
出口開口106A及び106B等は複数個放射状に設けられ、そ
の入口面103Aは円錐形状に形成されている。この部分
に、やはり円錐形状面107Aを持つピストン体107などの
受圧部が、バネ部材108、109などの弾性部材により動き
を制御された形で設けられている。ピストン体107の下
流端110はストッパーの役目をする。副流路105内のピス
トン体107は、流量の増大と共に副流路105の流れの動圧
力Pを受けて下流側に変位し、両円錐状面間のすきまH
を縮小し、副流路の流通抵抗係数を増大させる。そして
低流量時は、バネ作用によりピストン体107が元の位置
に戻る。
第13図に、本発明の第8及び第9の実施例を示す。ボ
ディ111内の主流路112を横断するブリッジ118内に軸方
向流路113Bと半径方向流路113Cとよりなる副流路113が
形成されている。ボディ111に一体のリブ体114に支えら
れた構成でピストン体115が、副流路113の入口部の上方
に設けられている。リブ体114とストッパー117などの入
口受圧部との間にバネ部材116などの入口弾性部材が設
けられている。副流路113の入口開口113Aは比較的広い
テーパ面に形成され、ピストン体115の変位で入口部の
すきまHが制御される。主流路の動圧力は、ストッパー
117の面に作用し、全流量の増大と共に副流路113の入口
開口の面積を縮小し、結果として、副流路113の流通抵
抗係数を増大させる。
第14図及び第15図に本発明の第10及び第11の実施例を
示す。全体的構成は、第1〜第3の実施例とほぼ同等で
ある。但し、第2の実施例の第2の副流路はない。半径
方向流路31C内のブリッジ30側の面にバイメタル又は形
状記憶合金製の温度により形状の変る少くとも1個の板
体120などの熱変形板が設けられている。この板体120に
は常に等しい一定電力が供給され加熱されている。放熱
が小さい時は、第14図のように、板体は平面状となって
おり、流量増大に伴ない熱伝達率が向上して冷却量が増
大し、温度が下降して第15図のように変形する。この結
果、流量増大と共に、副流路31の流通抵抗係数が増大す
る。
第16図及び第17図に本発明の第12の実施例を示す、全
体的構成は、第1〜第3の実施例とほぼ同等である。但
し、第2の実施例の第2の副流路はない。軸方向流路31
Bの熱線素子2A、温度補償素子2Bの下流に、形状記憶合
金製等の温度により形状が変化する少くとも1個のリン
グ体130などの熱変形リングが嵌着されている。このリ
ング体130には、常に等しい電力が供給され加熱されて
いる。放熱が小さい時は、第16図のように、リング体13
0の内径は、軸方向流路31Bの径と等しくなっており、流
量増大に伴ない冷却量が増大し、温度が下降して第17図
のように変形する。すなわち、リング体130の径が縮小
し、副流路31の流通抵抗係数を増大させる。
内燃機関は、それぞれの実施例のいずれか一実施例を
適用した熱線式空気流量計を備えることにより構成され
る。
本発明によれば、第18図に示すように、従来の副流路
内流速(センサー部流速)の範囲で、計測可能な最大流
量を約2倍程度まで拡大することができる。しかも、従
来技術のように、バルブ機構を外部からアクチュエータ
で操作するような機構の複雑化やコストアップなしにこ
れが実現する。さらには、種々の条件下で正確な流量計
測ができる。なお、第18図に示すグラフの縦軸は副流路
内流速V(対数目盛)であり、横軸は計測流量Q(対数
目盛)である。そして点線は従来のダイナミックレンジ
60〜80であり、実線は本発明のダイナミッククレンジ12
0〜150である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、副流路に流通抵抗係数の自己可変手
段を設けることによって、流速の増大による動圧の増加
に伴い副流路内の流通抵抗が増加されるため、副流路内
の流速増加がゆるやかになり、吸入空気の最大流量が増
加しても発熱素子を流通する流速が許容範囲に収まり、
簡易な機構で精度よく空気流量が計測できる。そして本
発明による熱式空気流量計を備えることによって、吸入
空気量に対応して精度よく燃料噴射量を制御する内燃機
関を提供できる。
【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〜第3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図は本発明の第4の実施例を示す断面図、第
7図は第6図のVII−VII断面図、第8図は本発明の第5
の実施例で低流量時を示す断面図、第9図は第8図の高
流量時を示す断面図、第10図は本発明の第6の実施例で
低流量時を示す断面図、第11図は第10図の高流量時を示
す断面図、第12図は本発明の第7の実施例を示す断面
図、第13図は本発明の第8及び第9の実施例を示す断面
図、第14図及び第15図は本発明の第10及び第11の実施例
を示す断面図、第16図及び第17図は、本発明の第12の実
施例を示す断面図、第18図は本発明と従来の熱線式空気
流量計の計測流量とセンサー部流速との関係を示すグラ
フである。 1……空気流量計、2……回路ユニット、2A……熱線素
子、21……主流路、31……副流路(第1の副流路)、35
……第2の副流路(自己可変手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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 (56)参考文献 特開 平1−257221(JP,A) 特開 昭58−55715(JP,A) 実開 昭61−122523(JP,U) 実開 昭55−145321(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01F 1/68 F02D 35/00 F02D 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸入空気の主流を通流する主流路と、該主
    流路内に形成された副流路と、該副流路内に配設された
    発熱素子とを備え、該発熱素子の温度変化により吸入空
    気量を計測する熱式空気流量計において、 前記副流路は、第1の副流路と第2の副流路とを有して
    なり、 第1の副流路は、前記主流路にほぼ平行に延在され、内
    部に前記発熱素子が配設されてなる上流側流路と、該上
    流側流路に連なり、該上流側流路にほぼ直交する方向に
    延在され、末端が前記主流路内に開口されてなる下流側
    流路とから形成され、 第2の副流路は、前記上流側流路と同一の方向に延在さ
    れ、末端が第1の副流路の下流側流路内に開口されてな
    ることを特徴とする熱式空気流量計。
  2. 【請求項2】第2の副流路の末端開口を前記下流側流路
    側から弾性を有する板材により塞いでなることを特徴と
    する請求項1に記載の熱式空気流量計。
  3. 【請求項3】吸入空気の主流を通流する主流路と、該主
    流路内に形成された副流路と、該副流路内に配設された
    発熱素子とを備え、該発熱素子の温度変化により吸入空
    気量を計測する熱式空気流量計において、 前記副流路は、前記主流路にほぼ平行に延在され、内部
    に前記発熱素子が配設されてなる上流側流路と、該上流
    側流路に連なり、該上流側流路にほぼ直交する方向に延
    在され、末端が前記主流路内に開口されてなる下流側流
    路とから形成され、 前記上流側流路と同一の方向に延在させて前記主流路の
    上流側に開口された大口径部を有する段付きの穴を形成
    し、該穴に段付きのピストン部材を弾性部材を介在させ
    て挿通し、該ピストン部材の先端に前記副流路の下流側
    流路内に進退可能に突出する部材を設けてなることを特
    徴とする熱式空気流量計。
  4. 【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載の熱式空
    気流量計を備えたことを特徴とする内燃機関。
JP2051255A 1990-03-02 1990-03-02 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関 Expired - Fee Related JP2857787B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2051255A JP2857787B2 (ja) 1990-03-02 1990-03-02 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関
KR1019910003235A KR940004877B1 (ko) 1990-03-02 1991-02-28 열선식 공기유량계
DE4106842A DE4106842A1 (de) 1990-03-02 1991-03-04 Hitzdrahtsensor zur gasvolumenstrommessung
US07/664,297 US5231871A (en) 1990-03-02 1991-03-04 Hot-electrical-resistance type gas flow meter and internal combustion engine with hot-electrical-resistance type gas flow meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2051255A JP2857787B2 (ja) 1990-03-02 1990-03-02 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03252529A JPH03252529A (ja) 1991-11-11
JP2857787B2 true JP2857787B2 (ja) 1999-02-17

Family

ID=12881841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2051255A Expired - Fee Related JP2857787B2 (ja) 1990-03-02 1990-03-02 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5231871A (ja)
JP (1) JP2857787B2 (ja)
KR (1) KR940004877B1 (ja)
DE (1) DE4106842A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309909A (ja) * 2005-09-15 2007-11-29 Denso Corp 流量測定装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5369990A (en) * 1993-04-08 1994-12-06 Ford Motor Company Remote mount air flow sensor
US5355726A (en) * 1994-01-03 1994-10-18 Ford Motor Company Housing for reducing back air flow to mass air flow sensors
JP3193837B2 (ja) * 1994-10-18 2001-07-30 株式会社日立製作所 発熱抵抗式流量測定装置
US5862995A (en) * 1996-04-01 1999-01-26 Diesel Technology Company High pressure fluid passage sealing for internal combustion engine fuel injectors and method of making same
DE19815654A1 (de) * 1998-04-08 1999-10-14 Bosch Gmbh Robert Meßvorrichtung zum Messen der Masse eines in einer Leitung strömenden Mediums
DE10019149B4 (de) * 2000-04-18 2007-06-06 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums
DE10059421C2 (de) 2000-11-30 2003-04-10 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums
DE10135142A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-31 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums
JP5573689B2 (ja) * 2011-01-13 2014-08-20 株式会社デンソー 空気流量測定装置
US9777637B2 (en) 2012-03-08 2017-10-03 General Electric Company Gas turbine fuel flow measurement using inert gas
CN115060331B (zh) * 2022-04-13 2024-06-18 江苏商贸职业学院 一种液压系统流量传感器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2591195A (en) * 1946-03-01 1952-04-01 Breeze Corp Thermal flowmeter
US3688576A (en) * 1970-07-24 1972-09-05 Illinois Testing Laboratories Improved air velocity measuring system and method for its calibration
US3769835A (en) * 1970-10-06 1973-11-06 Alnor Instr Co Pitot calibrated air velocity measuring system with transducer
DE2750050C2 (de) * 1977-11-09 1983-12-08 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur Luftmengenmessung
JPS5566716A (en) * 1978-11-13 1980-05-20 Nippon Soken Inc Gas flow measuring device
JPS55145321U (ja) * 1979-04-06 1980-10-18
JPS55145321A (en) * 1979-04-28 1980-11-12 Matsushita Electric Works Ltd Electromagnetic device
JPS5618721A (en) * 1979-07-24 1981-02-21 Hitachi Ltd Air flow meter
DE3130624A1 (de) * 1981-08-01 1983-02-17 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Luftmassenmessvorrichtung
JPS5855715A (ja) * 1981-09-30 1983-04-02 Hitachi Ltd 空気流量計
JPS58105013A (ja) * 1981-12-18 1983-06-22 Hitachi Ltd 熱線式流量計
JPS61122523U (ja) * 1985-01-17 1986-08-01
KR950009044B1 (ko) * 1987-06-17 1995-08-14 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 발열저항식 공기유량측정장치
JPH01257221A (ja) * 1988-04-06 1989-10-13 Japan Electron Control Syst Co Ltd 内燃機関の熱線式空気流量検出装置
JP2694664B2 (ja) * 1989-03-07 1997-12-24 株式会社日立製作所 熱線式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関
JPH05190624A (ja) * 1992-01-13 1993-07-30 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体集積回路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007309909A (ja) * 2005-09-15 2007-11-29 Denso Corp 流量測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE4106842C2 (ja) 1993-09-02
KR940004877B1 (ko) 1994-06-02
KR910017056A (ko) 1991-11-05
DE4106842A1 (de) 1991-10-31
JPH03252529A (ja) 1991-11-11
US5231871A (en) 1993-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0295647B1 (en) Hot-wire type air flow meter.
KR940000022B1 (ko) 열선식 공기유량계
US5942683A (en) Apparatus for measuring gas flow rate in a bypass passage and having a passage restriction portion downstream of the detecting element
US7523659B2 (en) Flow measurement apparatus
JP2857787B2 (ja) 熱式空気流量計及び該流量計を備えた内燃機関
EP1321747B1 (en) Thermal mass flow sensor
US6018994A (en) Temperature sensitive flow sensor having plate-like straightening members on the metering pipe
CN1137313A (zh) 流过的介质量的测量装置
KR20010013464A (ko) 유동매질의 질량을 측정하기 위한 측정장치
US6422070B2 (en) Device for measuring the mass of a flowing medium
JPH021518A (ja) 熱線式空気流量計
US4986116A (en) Air flow meter for internal combustion engine
JPH01206223A (ja) 熱式空気流量計
US5193399A (en) Vortex flowmeter
JP2851884B2 (ja) 熱式空気流量計
JPH06288805A (ja) 空気流量計
JP3205245B2 (ja) 熱式空気流量測定装置
JP2845894B2 (ja) 空気流量計とそれを用いた内燃機関
JP2812329B2 (ja) 空気流量計
JP2635143B2 (ja) 空気流量計
JPH08338269A (ja) 空気流量計一体型スロットルボディ
JP2804188B2 (ja) スロットルボディ
JP3053483B2 (ja) 空気流量計
JPH08297039A (ja) 発熱抵抗式空気流量測定装置
JP2003161652A (ja) 流量測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071204

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081204

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees