JP2981058B2 - 流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の流量を検出する流
体流量計に関し、特に流体が流れる主通路内に分岐通路
を形成し、この分岐通路内を流れる流体の流量を計測す
る流体流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流体流量計として、自動
車のエンジンに吸入される吸入空気量を検出するエアフ
ロメータが知られている（特開昭５６−１０８９１０
号、特開昭６３−１５１８２２号等）。例えば特開昭５
８−６１４１１号公報に開示される空気流量計は、エン
ジンへの吸入空気が流れる主通路内のほぼ中央部に分岐
通路を構成する測定管を設け、この測定管中の通路のほ
ぼ中央部に電熱ヒータを設け、この電熱ヒータの上流側
および下流側に温度依存抵抗体を設け、流量測定管中を
流れる空気流の温度に対応した温度依存抵抗体からの出
力信号を制御ユニットに入力し、制御ユニットでこの入
力信号に基づいて吸入空気量を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の空気流
量計のように主通路のほぼ中央に分岐通路を形成するも
のでは、通路断面の一部の流速を測定することで通路全
体を流れる流量を測定するため、流量計の上流側の入口
から入る空気の流れの影響を受けやすいという問題があ
る。特に、空気流量計の上流側に取り付けられるエアク
リーナの段差、突起等の複雑な形状により空気の流れの
剥離が生じ、これにより空気流量計の出力変動が増加す
るという問題がある。空気流量計の出力変動が増加する
と、この空気流量計からの電気信号がエンジン制御をす
る上で悪影響を与える。このため、特開昭５８−６１４
１１号公報のものでは、空気流量計の上流側のエアクリ
ーナ部に整流管を設け、空気の流れの乱れを低減しよう
としている。

【０００４】ところが、特開昭５８−６１４１１号公報
のものでは、整流管が流量計本体と別体に取り付けられ
る構成であるため、この流量計本体の入口内壁とその上
流側に取り付けられる整流管内壁との間に段差、隙間等
が必然的に生じ、この段差部において空気流れの乱れが
発生し、この空気流れの乱れによって上記のような流量
計からの出力変動を生じ、エンジン制御に悪影響を与え
るのであった。すなわち、エアクリーナ出口に整流管を
取付ける場合、整流管の内壁と流量計通路内壁との間に
段差、隙間等が生じ、この段差部分で空気流れの剥離が
発生して乱れとなり十分な整流効果が得られないという
問題がある。

【０００５】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、流体の圧力損失を増やさずに流体
の整流効果を増大し、正確な流量計測を行える流量計を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに本発明の流量計は、流体が流通する主通路を有する
樹脂製の筒体と、前記主通路のほぼ中央部に設けられる
中央部材と、前記主通路の壁面と前記中央部材とを連結
し、前記中央部材を前記主通路のほぼ中央に支持する支
持部材と、前記中央部材に開口し前記主通路を流れる流
体の一部を導入する導入口と、前記中央部材に形成され
前記導入口から導入された流体を流す分岐通路と、前記
分岐通路内に設けられ、前記分岐通路内の流量を計測す
るセンサと、前記中央部材の所定部位に開口し、前記分
岐通路を流れた流体を再び前記主通路に戻す出口と、前
記筒体の上流側端部に該筒体と一体成形されてなるベル
マウス部とを備え、前記ベルマウス部は、ベウマウス下
流側内径をＤ₁ 、ベルマウス上流側内径をＤ₂ としたと
き、絞り比Ｄ₂ ／Ｄ₁ が Ｄ₂ ／Ｄ₁ ≧１．１５ に設定されていることを特徴とする構成を有する。

【０００７】

【作用】本発明の前記構成をもつ流量計によると、主通
路のほぼ中央部に支持部材によって中央部材が支持され
る。そして、中央部材には導入口と分岐通路と出口とが
形成され、分岐通路内にセンサが設けられて流体の流量
が計測される。しかも、主通路の入口にはベルマウス部
が形成され、このベルマウス部による絞り比すなわちベ
ルマウス上流側内径のベルマウス下流側内径に対する比
Ｄ₂ ／Ｄ₁ を Ｄ₂ ／Ｄ₁ ≧１．１５ に設定されるため、主通路の入口にて整流効果が増大す
ると同時に圧力損失が低減される。このため、整流され
た流れによって中央部材出口に発生する負圧が安定する
ため、分岐通路内の流れの乱れが低減され、主通路の流
量に正確に対応した流量が分岐通路内に導入され流され
る。このため分岐通路内に設けられたセンサにより正確
な流量計測が可能になる。

【０００８】

【実施例】以下、自動車のエンジンに吸入される吸入空
気量を計測する熱式の空気流量計に本発明を適用した一
実施例を図１〜図８に基づいて説明する。図１は、熱式
の空気流量計の断面図、図２は図１に示すII部分の拡大
図である。

【０００９】空気流量計１の上流側開口３はエアクリー
ナ６００に挿入され、取り付けられる。一方、下流側開
口５は、空気流量計１より大径の図示せぬ吸気ダクトに
挿入され、図示せぬベルトにより外周から締めつけられ
る。空気流量計１は吸気通路を形成する中央円筒部１０
０と上流側円筒部２００と下流側円筒部３００とを備え
ている。

【００１０】樹脂製の中央円筒部１００の外側には、制
御回路を収容する回路容器１１０が一体に形成され、蓋
が被せられる。この回路容器１１０内には後述する熱式
センサの制御回路が収容されている。中央円筒部１００
の内側は円筒状に成形され、内側へ向けて図７に示すよ
うに４本のリブ１２０、１３０、１４０、１５０が一体
に成形されている。さらに、リブ１２０、１３０、１４
０、１５０の先端には円筒状の中央ハウジング１６０が
一体に成形されている。中央ハウジング１６０はその中
央に仕切り壁１６３を有し、仕切り壁１６３の中央には
穴１６５が開設されている。

【００１１】樹脂製の上流側円筒部２００は絞り部Ｂか
ら下流側へ向けて徐々に内側断面積が広がる形状に形成
され、上流側端部にはベルマウス部２１０が形成され、
外壁にはエアクリーナへの取付用の段差が形成され、こ
の段差部にエアクリーナ気密用の弾性体７０３が取付け
られている。そして、上流側円筒部２００は中央円筒部
１００に固定される。

【００１２】ベルマウス部２１０は、エアクリーナ６０
０との接続部においてベルマウス形状となっており、上
流側円筒部２００と樹脂により一体に形成されている。
このため、ベルマウス部２１０の内壁には段差、突起、
隙間等のない滑らかな形状となっている。これにより、
エアクリーナ６００からの空気の流れは、ベルマウス形
状により段差等の抵抗がなく滑らかに導かれ、下流側に
いくに従い絞られることにより整流される。この整流さ
れた流れにより発生した負圧により分岐管４２０、計測
管４３０を経由して出口開口４４０からバイパス流れが
吸い出されるため、バイパス通路内の後述するセンサ５
７０、５８０の出力変動を低減することができ、かつ圧
力損失を低減させることができる。

【００１３】前記のベルマウス部２１０における絞り比
は、ベルマウス下流側内径Ｄ₁ 、ベルマウス上流側内径
Ｄ₂ とすると、絞り比Ｄ₂ ／Ｄ₁ は、 Ｄ₂ ／Ｄ₁ ≧１．１５ に設定することにより、図３に示す実験データから理解
されるように、圧力損失の大幅低減を図ることができ
る。

【００１４】実験データによると、絞り比Ｄ₂ ／Ｄ₁ と
吸気系圧力損失ΔＰとの関係は、図３に示すとおりであ
る。実験条件は、ベルマウス寸法がＤ₁ ：６５ｍｍ、Ｄ
₂ ：７７ｍｍであった。図３に示す実験データより、絞
り比Ｄ₂ ／Ｄ₁ が１．１５以上のときほぼ吸気計圧力損
失が安定した値で低減されることが判る。また、絞り比
Ｄ₂ ／Ｄ₁ が１．５を超えると、ベルマウス部２１０が
径外方向へ大型化しエアクリーナへの取り付けが困難に
なるという支障が来すので、絞り比Ｄ₂ ／Ｄ₁の値は過
度に大きくないほうがよい。

【００１５】樹脂製の下流側円筒部３００は、図示せぬ
吸気ダクトに挿入される直管部３１０が形成され、中央
円筒部１００の下流側端部に固定される。下流側円筒部
３００の内側は円筒状に成形され、図７に示すように、
内側へ向けて４本のリブ３２０、３３０、３４０、３５
０が一体に成形されている。さらに、４本のリブ３２
０、３３０、３４０、３５０の先端には椀状の下流ハウ
ジング３６０が一体に成形されている。

【００１６】そして、４本のリブ３２０、３３０、３４
０、３５０は、中央円筒部１００から延びる４本のリブ
１２０、１３０、１４０、１５０の下流側に位置して図
８に図示されるような断面形状に組立られる。また、椀
状の下流ハウジング３６０は、中央円筒部１００に支持
される中央ハウジング１６０の下流側を閉塞し、滑らか
な砲弾型の形状に組立てられる。

【００１７】中央円筒部１００に支持される中央ハウジ
ング１６０の上流側には、砲弾型の樹脂製の上流ハウジ
ング４００が挿入され固定される。上流ハウジング４０
０の上流側中央には入口開口部４１０が開設され、上流
ハウジング４００の内側には、入口開口部４１０から下
流へ向けて直線的に延びる分岐管４２０が一体に成形さ
れている。分岐管４２０の下流側には、計測管４３０が
挿入されている。計測管４３０はステンレス製の内側管
４３３と樹脂製の外側管４３５とからなり、内側管４３
３の上流側にはベルマウスが形成され、その内径は分岐
管４２０より小径に形成されている。

【００１８】上流ハウジング４００は中央ハウジング１
６０の上流側に挿入、固定される。このとき、分岐管４
３０の下流端は、中央ハウジング１６０の内側に放射状
に形成された４枚の板状のリブ１６７、１６８、１６
９、１７０（１６８、１７０は図示せず）の上流側端面
に当接する。これにより、計測管４３０の下流端と中央
ハウジング１６０の仕切り壁１６３との間に所定の隙間
が形成され、しかも、計測管４３０の下流端から出口開
口４４０への空気通路が形成される。そして、上流ハウ
ジング４００と中央ハウジング１６０と下流ハウジング
３６０とで形成される中央部材は、外形が繭状に組立て
られる。

【００１９】さらに、仕切り壁１６３の穴１６５には、
下流側からセンサ部５００が挿入され、センサ部５００
は仕切り壁１６３に固定される。センサ部５００は、円
筒状の樹脂部５１０に４本の支持ピン５２０、５３０、
５４０、５５０を樹脂部５１０の上流側、下流側とに突
出するようにインサート成形して形成される。上流側に
突出した支持ピンは長短２種類からなり、長い２本５２
０、５３０の間にセンサ５７０が支持され、短い２本５
４０、５５０の間にひとつのセンサ５８０が支持され
る。センサ５７０、５８０は、セラミック製ボビンの外
周に白金線を巻き、ボビン両端のリード線と接続したも
ので、同一特性の感温抵抗体が用いられる。

【００２０】さらに、中央ハウジング１６０と下流ハウ
ジング３６０との間に形成される空間と、回路容器１１
０との間には、リブ１４０内を通して導電部材が配設さ
れており、この導電部材は、センサ部５００の下流側に
突出した支持ピンに図示せぬフレキシブル配線板を介し
て接続される。従って、回路容器１１０内に収容された
制御回路は、導電部材とフレキシブル配線板と支持ピン
とを介してセンサに接続される。

【００２１】上記構成の空気流量計１に流入する空気
は、上流側円筒部２００と中央円筒部１００と下流側円
筒部３００との内側に形成される吸気通路を通過する。
また、この吸気通路を流れる空気の一部は、上流ハウジ
ング４００と中央ハウジング１６０と下流ハウジング３
６０とにより形成される中央部材内へ流入する。この中
央部材内へ流入する空気は、入口開口４１０から分岐管
４２０内を通り、計測管４３０へ導入される。そして、
仕切り壁１６３に衝突して径方向に流れの方向を変え、
さらに、出口開口４４０へ向けて流れる。そして出口開
口４４０から再び吸気通路内へ流出する。このとき、こ
の空気の流量が、計測管４３０の内部に位置されたセン
サ５７０、５８０および制御回路１４により計測され
る。そして、制御回路１４から出力された出力信号は燃
料噴射料制御装置等へ供給され、燃料噴射量の演算に使
用される。

【００２２】以上述べた実施例では、エアクリーナ６０
０の内部に空気流量計１の入口を挿入することにより、
エアクリーナ６００、空気流量計１等から構成される吸
気系部品の小型化を図ることができ、またベルマウス部
２１０は樹脂製で上流側円筒部２００と一体成形される
構成であるから、ベルマウス部２１０の内壁に段差、突
起等の抵抗となる部分がなく、空気流がベルマウス形状
により滑らかに整流されるため、バイパス通路内のセン
サ出力変動を低減でき、また圧力損失を大幅に低減でき
る。さらには、ベルマウス部２１０を空気流量計本体と
別体に構成するものではないので、一体成形化による製
造コストダウンも図れるという効果がある。

【００２３】また本実施例では、出口開口４４０より上
流側に絞り部Ｂが形成されているため、出口開口４４
０、４５０において作用する負圧が、周方向の全周に渡
って均等に作用する。このため、上流側開口３から流入
する空気流に偏りがあっても、その偏りを整流して出口
開口４４０、４５０に作用させることができる。また、
出口開口４４０、４５０は上流ハウジング４００の外周
にほぼ全周にわたって開口しているため、吸気通路全体
の流れによる作用を受ける。このため、一部の乱流によ
り分岐通路内の流量が変動することが防止される。

【００２４】従って、この実施例では、出口開口４４
０、４５０における空気の流れを乱れの少ない状態に維
持でき、吸気通路を流れる全流量と分岐通路を流れる流
量との比率を正確に所定の比率に維持することができ、
分岐通路内の流量を計測することで正確に吸気通路全体
の流量を検出することができる。次に、空気流量計１の
エアクリーナ６００への取付部について図４〜図７に基
づいて説明する。図４は、エアクリーナ６００と空気流
量計１の結合前の状態を示し、図５は、図４に示すＶ−
Ｖ線断面図を示し、図６および図７はエアクリーナ６０
０と空気流量計１の結合後の状態を示す。

【００２５】空気流量計１の上流側円筒部２００の外壁
に環状の弾性体７０３が固定される。また中央円筒部１
００の外壁には円筒状の固定用台座７０９が形成され、
この固定用台座７０９の端面に雌ネジ部７１１が形成さ
れる。さらに、中央円筒部１００の固定用台座７０９よ
り空気流上流側の外壁には案内用台座７０５が形成さ
れ、この案内用台座７０５の端面に断面長円形状の案内
用突起７０７が形成される。案内用突起７０７は平行２
面７１３、７１５を有し、この平行２面７１３、７１５
の間隔はｈに規定される。

【００２６】一方、エアクリーナ６００の外壁に固定さ
れるステー６０３には、前記雌ネジ部７１１を挿入する
円形穴６１６が形成される。またこのステー６０３の円
形穴６１６の空気流上流側の外壁には、前記案内用突起
７０７を案内するための長円形状の案内孔６１０が形成
される。この案内孔６１０は、案内部６１２と、この案
内部６１２に対し円形穴６１６と反対側位置に延びる固
定部６１４とから構成される。固定部６１４は、図５に
示すように、平坦面状内壁６１５と斜面状内壁６１８と
からなる。平坦面状内壁６１５の対面幅Ｈ₁ 、斜面状内
壁６１８の対面幅Ｈ₂ 、とすると、Ｈ₂ ＜Ｈ₁ に設定さ
れる。斜面状内壁６１８の先端に形成される鋭角部６１
７は、案内用突起７０７の結合時に平行２面７１３、７
１５を挟みつけるように鋭角状に形成されている。

【００２７】取付時、エアクリーナ６００のステー６０
３に空気流量計１の案内用突起７０７を対面させ、案内
孔６１０の案内部６１２に案内用突起７０７を挿入し、
図４で点線Ｅ、Ｈに示すようにエアクリーナ６００に対
し空気流量計１を図４で左方向に移動し、固定部６１４
に案内用突起７０７を嵌合する。そしてステー６０３の
円形穴６１６に雌ネジ部７１１を挿入し、円形穴６１６
を貫通した雌ネジ部７１１に図６に示すようにボルト６
２０を結合する。このとき、案内孔６１０の固定部６１
４に案内用突起７０７が嵌合し、案内用突起７０７の平
行２面７１３、７１５に鋭角部６１７が両側から挟みつ
けるため、エアクリーナ６００に対し空気流量計１が上
下方向および前後方向に傾くことはなく、ボルト結合を
行なうエアクリーナ６００の円形穴６１６と空気流量計
１の雌ネジ部７１１の位置ずれが防止される。これによ
り、エアクリーナ６００に対し空気流量計１が位置ずれ
することなく取り付けられるため、従来の如き位置修正
作業が省略できる。

【００２８】前記実施例では、ボルト結合が１か所であ
るが、案内孔６１０の固定部６１４と断面長円状の案内
用突起７０７の平行２面７１３、７１５とで構成する案
内嵌合部においても隙間なく堅固に結合されるため、２
本のボルトにより結合した場合と同様の確実かつ堅固な
結合が実現できる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べた本発明の構成および作用によ
ると、空気流量計の入口に上流側円筒部と樹脂で一体に
前記した構成のベルマウス部が形成されるため、ベルマ
ウス部内壁に段差、突起等の空気流の乱れを発生する主
な原因となる箇所がなくなるので、空気流量計の入口か
ら取り込む空気の乱流をなくし、空気流の圧力損失を増
大させずに空気流の整流効果を高めることができる。こ
のため、分岐通路の空気流れの乱れを低減し、流量の変
動を生じたりすることが防止されるので、正確な流量計
測が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した空気流量計を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示すベルマウス部を示す拡大断面図であ
る。

【図３】実験データを示す図である。

【図４】エアクリーナへの空気流量計の取付構造を示す
もので、その取付前の状態を示す側面図である。

【図５】図４に示すＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】エアクリーナへの空気流量計の取付状態を示す
一部切欠断面図である。

【図７】図６に示す矢印Ｃ方向矢視図である。

【図８】リブを示すもので、図７に示すＤ−Ｄ線断面図
である。

【符号の説明】

１ 空気流量計 ３ 上流側開口 ５ 下流側開口 １００ 中央円筒部 １４０ リブ １５０ リブ １６０ 中央ハウジング ２００ 上流側円筒部（筒体） ２１０ ベルマウス部 ３００ 下流側円筒部 ３４０ リブ ３５０ リブ ３６０ 下流ハウジング ４００ 上流ハウジング ４１０ 入口開口 ４２０ 分岐管 ４３０ 計測管 ４４０ 出口開口 ４５０ 出口開口 ５００ センサ部

フロントページの続き (72)発明者 赤川 政道 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 永坂 玲 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 松浦 岳夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 近藤 稔 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−28520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−61411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10127（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−48728（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 1/68

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流通する主通路を有する樹脂製の
   筒体と、 前記主通路のほぼ中央部に設けられる中央部材と、 前記主通路の壁面と前記中央部材とを連結し、前記中央
   部材を前記主通路のほぼ中央に支持する支持部材と、 前記中央部材に開口し前記主通路を流れる流体の一部を
   導入する導入口と、 前記中央部材に形成され前記導入口から導入された流体
   を流す分岐通路と、 前記分岐通路内に設けられ、前記分岐通路内の流量を計
   測するセンサと、 前記中央部材の所定部位に開口し、前記分岐通路を流れ
   た流体を再び前記主通路に戻す出口と、 前記筒体の上流側端部に該筒体と一体成形されてなるベ
   ルマウス部とを備え、 前記ベルマウス部は、ベウマウス下流側内径をＤ₁ 、ベ
   ルマウス上流側内径をＤ₂ としたとき、絞り比Ｄ₂ ／Ｄ
   ₁ が Ｄ₂ ／Ｄ₁ ≧１．１５ に設定されていることを特徴とする流量計。