JP3070710B2

JP3070710B2 - 流量計

Info

Publication number: JP3070710B2
Application number: JP4214081A
Authority: JP
Inventors: 沢田　　行雄; 信一神谷; 昇北原; 玲永坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1992-08-11
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JPH0658787A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体等の流量を検出す
る流量計に関するもので、例えば、内燃機関の吸入空気
量を測定する空気流量計に適用される。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車等の内燃機関の吸入空
気量を検出する空気流量計として、例えば特開昭５５−
３７５５５号公報に開示されるように、空気流を案内す
る主通路にバイパス通路を設け、このバイパス通路に流
通する空気量をセンサ等で検出することにより内燃機関
の吸入空気量を測定するようにしたバイパス式空気流量
計が知られる。この種の空気流量計は、主通路を流れる
空気流とバイパス通路を流れる空気流との分流比を一定
に保つことが流量測定の精度を向上するために重要であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の空気流量計によると、主通路を迂回して形成
されるバイパス通路の入口部、屈曲部等に比較的大きな
流路抵抗が生じやすいため、空気流の流速に応じて分流
比が変化しやすく、空気流量を正確に測定することが困
難である。また、このようなバイパス通路の流路抵抗値
が各部品の寸法公差等によってばらつくと、完成品の分
流比を安定した値に設定することができず、測定精度を
高めることができないという問題がある。

【０００４】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、主通路およびバイパス通路を流通す
る流体の分流比を安定に保持し、流量測定の精度を大幅
に向上させるようにした流量計を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による流量計は、流体を案内する主通路と、前
記主通路の軸方向に形成される軸方向通路部と、この軸
方向通路部の下流側端部から径外方向に延び前記主通路
に連通する径方向通路部とを有するバイパス通路と、前
記バイパス通路の最小通路断面積部に設けられ、流体の
流量を検出する検出手段とを備え、前記軸方向通路部の
最小通路断面積Ａ₁ と前記径方向通路部の最小通路断面
積Ａ₂ との比がＡ₂ ／Ａ₁ ≧１．４であることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の空気流量計によると、バイパス通路に
導入された流体が軸方向通路部を経て径方向通路部に至
るとき、流路抵抗が比較的小さく保持される。このため
主通路を流通する流体とバイパス通路を流通する流体と
の分流比が流速に応じて変化することなく安定し、ま
た、各部品の寸法公差等によりばらつきにくくなる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。自動車に搭載される内燃機関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第
１実施例を図１〜図５に示す。図１は、熱式の空気流量
計の縦断面図、図２は図１のII方向矢視図である。な
お、図１は図２のＩ−Ｉ断面を示している。空気流量計
１は、図１左側から吸入空気が導入され、図１右側へ流
出する。空気流量計１の上流側開口３は図示せぬエアク
リーナに取付けられる。一方、下流側開口５は、空気流
量計１よりも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部を締めつけられて吸気ダクト
に固定される。

【０００８】空気流量計１は、吸気通路を形成する中央
円筒体１００と上流側円筒体２００と下流側円筒体３０
０とを備えている。樹脂製の中央円筒体１００の外側に
は、回路容器１１０が一体に形成され、蓋１１２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１１３が収容されている。また、図２に示す
ように、中央円筒体１００の外側には、支持部１１５、
１１７が成形され、支持部１１５、１１７の中央部に
は、固定のナット１１１、１１３がインサート成形され
ている。

【０００９】中央円筒体１００の内側には、内周壁面か
ら径内方向へ向けて延びる４本のリブ１２０、１３０、
１４０、１５０が周方向に等間隔に一体に形成されてい
る。さらに、リブ１２０、１３０、１４０、１５０の端
部には、図１に示すように、円筒部１５５および中央ハ
ウジング部１６０が一体に形成されている。中央ハウジ
ング部１６０は、その中央に仕切り壁１６３を有し、仕
切り壁１６３の軸方向には穴１６５が形成されている。
中央ハウジング部１６０の上流側に形成される円筒部１
５５は、中央ハウジング部１６０の外径よりも大きい内
径を有し、中央ハウジング部１６０と同軸上に配置され
ている。

【００１０】樹脂製の上流側円筒体２００は、下流側へ
向けて内径がしだいに大きくなるように形成され、上流
側開口部には、ベルマウス部２１０が形成され、外周壁
面には、エアクリーナへの取付用の環状凸部２１２が形
成されている。そして、上流側円筒体２００の下流側フ
ランジ部２１４が中央円筒体１００の上流側フランジ部
１１４に気密に固定される。

【００１１】樹脂製の下流側円筒体３００は、図示せぬ
吸気ダクトに挿入される直管部３１０を有し、この直管
部３１０の上流側フランジ部３１６が中央円筒体１００
の下流側フランジ部１１６に固定される。下流側円筒体
３００の内部には、内周壁面から径内方向に向けて図２
に示す４本のリブ３２０、３３０、３４０、３５０が一
体に形成されている。さらに、リブ３２０、３３０、３
４０、３５０の先端には、椀状の下流ハウジング部３６
０が一体に形成されている。

【００１２】そして、図３にリブ３５０を代表して示す
ように、Ｖ字状の断面形状をもつリブ３２０、３３０、
３４０、３５０は、それぞれ中央円筒体１００のリブ１
２０、１３０、１４０、１５０の下流側端面に固定され
る。また、椀状の下流ハウジング部３６０は、中央円筒
体１００に支持される中央ハウジング部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。

【００１３】中央円筒体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が固定される。上流ハウジング４００は、中
央円筒体１００の円筒部１５５の内周壁面に下流側開口
部４２０の外周壁面が固定される。上流ハウジング４０
０の上流側開口部４１０には、軸穴４３０が形成され、
この軸穴４３０に連通するように分岐管４４０が上流ハ
ウジング４００の軸方向に配置されている。分岐管４４
０の一端は、連結部材４５０によって上流ハウジング４
００の上流側開口部４１０に固定され、他端は、円筒部
１５５の内周壁面に固定される位置決め部材４６０によ
り上流ハウジング４００の中心軸と分岐管４４０の中心
軸が一致するように上流ハウジング４００内で位置決め
される。

【００１４】そして、上流ハウジング４００と中央ハウ
ジング部１６０と下流ハウジング３６０とで形成される
中央部材６００は、外形が滑らかな繭状に組立てられ
る。位置決め部材４６０は、筒部４６２およびフランジ
部４６４を有する。筒部４６２の内径は、分岐管４４０
の外径よりもわずかに大きく形成され、フランジ部４６
４の外径は、円筒部１５５の内径よりもわずかに小さく
形成される。フランジ部４６４の上流側端面および筒部
４６２の外周壁面には、リブ４６６が径方向に放射状に
形成され、位置決め部材４６０の強度を高めている。ま
た、フランジ部４６４の下流側端面４６８と中央ハウジ
ング部１６０の上流側端面１６８との間には、所定間隔
の隙間Ｓが保持され、吸気通路が確保されている。この
隙間Ｓは、分岐管４４０、位置決め部材４６０の筒部４
６２等の軸方向長さを増減することにより調節される。

【００１５】分岐管４４０の軸方向下流側には、センサ
部５００が設けられる。センサ部５００は、仕切り壁１
６３の穴１６５に下流側から挿入され、フランジ５６０
により仕切り壁１６３に固定される。有底円筒状の樹脂
部５１０の上流側には、４本の支持ピン５２０、５３
０、５４０、５５０がインサート成形され、これらの支
持ピン５２０、５３０、５４０、５５０の間にセンサ５
７０、５８０が固定される。すなわち、長短２種類から
なる支持ピン５２０、５３０、５４０、５５０の長い側
の支持ピン５２０、５３０の間にセンサ５７０が支持さ
れ、短い側の支持ピン５４０、５５０の間にセンサ５８
０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、同一特性のものが用いられる。

【００１６】中央ハウジング部１６０と下流ハウジング
３６０との間に形成されるドーム状の空間には、センサ
部５００の下流側から支持ピン５１１が突出し、この支
持ピン５１１にフレキシブル配線板５１２が取りつけら
れる。支持ピン５１１の一端は、図示しない導電部材に
よりセンサ５７０、５８０に電気的に接続され、他端
は、フレキシブル配線板５１２の入力端子に接続され
る。また、フレキシブル配線板５１２の出力端子は、リ
ブ１４０の内部に埋め込まれた図示しない導電部材によ
り回路容器１１０内の制御回路１１３に電気的に接続さ
れている。

【００１７】次に、空気流量計１の吸気通路について説
明する。空気流を案内する主通路６１０は、上流側円筒
体２００、中央円筒体１００および下流側円筒体３００
の内周壁面と中央部材６００の外周壁面との間に形成さ
れる。上流ハウジング４００の外周壁面と上流側円筒体
２００の内周壁面との間には、図１一点鎖線Ｘで示す位
置に主通路６１０の通路断面積が最も絞られた絞り部が
形成されており、この絞り部の通路断面積が最も狭い。
これにより、上流側開口３から主通路６１０に流入した
空気流は、絞り部で絞られ、上流ハウジング４００の外
周壁面に沿って均等な流れとなるように整流される。

【００１８】中央部材６００の内部に形成されるバイパ
ス通路６２０は、軸方向通路部６２２と径方向通路部６
２４と逃し通路部６２６とからなる。軸方向通路部６２
２は、連結部材４５０の開口端部に形成されるベルマウ
スから分岐管４４０および位置決め部材４６０を通過し
て樹脂部５１０の上流側端面に至るもので、径方向通路
部６２４は、軸方向通路部６２２の下流側開口部からフ
ランジ部４６４と仕切り壁１６３との間の隙間Ｓを径外
方向に通過して筒部１５５の内周壁面に至る。また、逃
し通路部６２６は、径方向通路部６２４の下流側開口部
から中央ハウジング部１６０の外周壁面と筒部１５５の
内周壁面との間を通過して主通路６２６に連通する環状
の通路である。

【００１９】図４に示すように、バイパス通路６２０の
通路断面積は、図１に示す軸方向通路部６２２のＡ位置
からＢ位置に至るまでは、一定の値に保持され、Ｂ位置
から図１に示す径方向通路部６２４のＣ位置に至るまで
に大きく増大する。そして、Ｃ位置からＤ位置に至るま
では、Ｂ位置からＣ位置に至るまでの増加率よりも小さ
い増加率で増大し、Ｄ位置から図１に示す逃し通路６２
６のＥ位置に至るまでは、一定値に保持される。

【００２０】ここで、バイパス通路は、Ｂ位置における
通路面積Ａ₁ とＣ位置における通路面積Ａ₂ との比がＡ₂ ／Ａ₁ ≧１．４に設定される。通路面積Ａ₁ は、軸方向通路部６２０に
軸方向に対して垂直な通路断面のうち面積が最小でかつ
最も下流側の通路断面積である。また、通路面積Ａ₂
は、径方向通路部６２４に軸方向通路部６２０の中心軸
と同心円上に形成される環状の通路断面のうち面積が最
小でかつ最も上流側の通路断面積である。この場合、通
路面積Ａ₁ が７５ｍｍ² 程度、通路面積Ａ₂ が１１０ｍ
ｍ² 程度に設定され、Ａ₂ ／Ａ₁ ＝１．４７程度となっ
ている。なお、Ａ₂ ／Ａ₁ を変更する場合、例えば、図
１に示す隙間Ｓを調節することで、通路面積Ａ₂ を増減
し、通路面積Ａ₁ に対する通路面積Ａ₂ の比率を変化さ
せる。

【００２１】Ａ₂ ／Ａ₁ を１．４以上に設定する理由
は、Ａ₂ ／Ａ₁ が１．４未満であると、Ｂ位置からＣ位
置に至るまでのバイパス通路６２０の屈曲による通路抵
抗が大きくなり、主通路６１０とバイパス通路６２０と
の分流比が比較的変動しやすくなるからである。例え
ば、図５に示すように、空気流の流速が比較的大きく異
なる場合、Ａ₂ ／Ａ₁ が１．４未満であると、分流比に
比較的大きな差を生じる。なお、Ａ₂ ／Ａ₁ の上限につ
いては、流量計の実用性、構造上の制限等を考慮してＡ
₂ ／Ａ₁ ≦３程度とするのが望ましい。

【００２２】吸気量の測定時、上流側開口３に導入され
る空気は、主通路６１０およびバイパス通路６２０を流
通する。このとき、バイパス通路６２０を流通する空気
は、図１に示すＡ位置、Ｂ位置、Ｃ位置、Ｄ位置および
Ｅ位置を通過して主通路６１０を流通する空気流と合流
する。そして、分岐管４４０の内部に配置されたセンサ
５７０、５８０によりバイパス通路内を流れる空気流量
が検出され、この検出値から空気流量計１を通過する吸
気量が求められる。

【００２３】ここで、センサ５７０、５８０のうち一方
のセンサは温度測定用として用いられ、他方のセンサ
は、流量測定用として用いられる。流量測定用のセンサ
は、所定温度に保持され、その放熱量が空気流量に応じ
て変化する。そして、回路容器１１０に収容された制御
回路１１３は、流量測定用のセンサを所定温度に加熱す
るために要する電力を検出し、この電力を測定流量を示
す出力信号として出力する。制御回路１１３から出力さ
れた出力信号は、燃料噴射量制御装置などへ入力され、
燃料噴射量の演算に使用される。

【００２４】前記第１実施例の空気流量計１によると、
軸方向通路部６２２を通過した空気流が中央ハウジング
部１６０の上流側端面に壁面に衝突し、９０度屈曲して
径方向通路部６２４に流入するとき、流路抵抗が比較的
小さく、空気流が軸方向通路部６２２から径方向通路部
６２４に比較的スムーズに案内される。このため、空気
流速が比較的大きく異なる場合でも、分流比がほぼ一定
に保持されるので、信頼性の高い流量測定を実施するこ
とができる。

【００２５】また、空気流量計１を製造する場合、Ａ₂
／Ａ₁ を１．４以上に保持することで、バイパス通路の
流路抵抗の変化に応じて分流比が変化しにくくなるた
め、寸法公差等によるバイパス通路の流路抵抗のバラツ
キにより測定精度が低下することはない。次に、本発明
の第２実施例による空気流量計を図６に示す。

【００２６】第２実施例による空気流量計７００は、分
岐管７１０の内径よりも位置決め部材７２０の筒部７２
２の内径を小さくし、軸方向通路部７２５の下流側で空
気流を絞るようにしたものである。位置決め部材７２０
は金属製である。分岐管７１０は、上流側端部の外周壁
面にテーパ部７１２が形成され、下流側端部の内周壁面
に環状凹部７１４が形成される。テーパ部７１２は、上
流ハウジング４００の上流側開口部４１０に圧入され
る。環状凹部７１４には、筒部７２２の上流側開口端部
に形成された環状凸部７２６が嵌め込まれる。分岐管７
１０と筒部７２２との内径の差は、軸方向流路部７２５
を流通する空気流が上流部と下流部とで所定の圧力差を
生じるように設定される。

【００２７】軸方向通路部７２５の通路断面積は、分岐
管７１０内で一定に保持され、筒部７２２内で分岐管７
１０内の通路断面積より小さい一定値に保持される。ま
た、位置決め部材７２０のフランジ部７２４と中央ハウ
ジング部１６０との間に形成される径方向流路部７３０
の通路断面積は、径外方向にいくに従い増大する。この
第２実施例のバイパス通路の通路断面積は図４に示すと
おりである。

【００２８】ここで、軸方向通路部７２５の図６Ｂ₂ に
示す最小通路断面積ｂ₁ と径方向通路部７３０の図６Ｃ
₂ に示す最小通路断面積ｂ₂ との比は、ｂ₂ ／ｂ₁ ≧
１．４に設定される。これにより、主通路６１０とバイ
パス通路６２０との分流比が安定に保持され、流量測定
の精度が高められる。なお、第２実施例において実質的
に第１実施例と同一の構成部分には同一符号を付し、説
明を省略する。

【００２９】第２実施例によると、軸方向通路部７２５
が下流部で絞られるため、上流部より下流部の方が流速
が増大する。このため、下流部における流れの乱れが低
減され、軸方向通路部７２５の下流部に設けられるセン
サ５７０、５８０の流量測定の精度をさらに高めること
ができる。本発明の第３実施例による空気流量計を図７
に示す。

【００３０】第３実施例による空気流量計８００は、上
流側ハウジング４００の外周壁面に逃し通路部８１０の
出口部８１２を形成したものである。出口部８１２の位
置は、主通路６１０とバイパス通路６２０との合流位置
が主通路６１０の図７Ｘ₃ に示す最小通路面積部の直下
流位置となるように配置される。上流ハウジング４００
には、上流側開口部４１０から軸方向に延びる分岐管８
２０が一体に成形されている。分岐管８２０の下流側開
口部には、計測管８３０が挿入されている。計測管８３
０はステンレス、アルミ等の金属製の内側管８３３と樹
脂製の外側管８３５とからなり、内側管８３３の上流側
にはベルマウスが形成され、その内径は分岐管８２０よ
り小径に形成されている。計測管８３０の径外方向に
は、放射状にリブ８０７、８０９が形成される。そし
て、砲弾型の上流ハウジング４００の外側に周方向に沿
って出口部８１２が形成されている。この出口部８１２
は、周方向に延びるスリット状の開口としてほぼ全周に
わたり等間隔に複数形成されている。また、出口部８１
２は、上流ハウジング４００の内側から外側へ向けて下
流側へ傾斜している。しかも、上流側より下流側の壁面
が下流側へ向けてより大きく傾斜しており、空気をスム
ーズに流出させる。

【００３１】軸方向通路部８４０は、分岐管８２０およ
び計測管８３０内に形成され、径方向通路部８４５は、
計測管８３０の下流側端面と中央ハウジング部１６０の
上流側端面との間に形成される。また、逃し通路部８１
０は、分岐管８２０および計測管８３０の外周壁面と筒
部１５５および上流ハウジング４００の内周壁面との間
に形成される。

【００３２】軸方向通路部８４０の通路断面積は、分岐
管８２０内で一定に保持され、計測管８３０内で分岐管
８２０内の通路断面積より小さい一定値に保持される。
また、径方向流路部８４５の通路断面積は、径外方向に
いくに従い増大する。この第３実施例のバイパス通路の
通路断面積は図４に示すとおりである。ここで、軸方向
通路部８４０の図７Ｂ₃ に示す最小通路断面積ｃ₁ と径
方向通路部８４５の図７Ｃ₃ 位置に示す最小通路断面積
ｃ₂ は、ｃ₂ ／ｃ₁ ≧１．４以下に設定される。これに
より、主通路６１０とバイパス通路６２０との分流比が
安定に保持され、流量測定の精度が高められている。な
お、第３実施例において実質的に第１実施例と同一の構
成部分には同一符号を付し、説明を省略する。

【００３３】バイパス通路６２０に流入する空気は、軸
方向通路部８４０を通過し、径方向通路部８４５に流入
し、さらに、軸方向通路部８４０を流通する空気流と逆
方向に逃し通路部８１０を通過し、出口部８１２から主
通路６１０に流出する。このとき、図７のＸ₃ 位置で主
通路６１０の通路断面積が絞られているため、出口部８
１２近傍の空気流の流速が増大し、出口部８１２近傍が
負圧となる。このため、逃し通路部８１０の空気は、主
通路６１０に流出しやすくなっている。

【００３４】第３実施例によると、出口部８１２がリブ
１４０、１５０より上流側に開口しているため、リブ１
４０、１５０の表面で発生する気流の剥離により生じる
乱流、およびリブ１４０、１５０の下流端で生じる乱流
の影響を受けることなくバイパス通路６２０から主通路
６１０に空気を流出させることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の空気流量
計によれば、流量を検出するためのバイパス通路の流路
抵抗を低減し、主通路およびバイパス通路に流通する流
体の分流比を安定に保持するため、測定値のバラツキを
低減し、流量測定の精度を格段に高めることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による空気流量計を示すも
ので、図２に示すＩ−Ｉ線縦断面図である。

【図２】図１に示すII方向矢視図である。

【図３】図２に示す III−III 線断面図である。

【図４】バイパス通路位置とバイパス通路断面積との関
係を示す特性図である。

【図５】軸方向通路部の最小通路断面積Ａ₁ と径方向通
路部の最小通路断面積Ａ₂ との比Ａ₂ ／Ａ₁ と、主通路
およびバイパス通路の分流比との関係を示す特性図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例による空気流量計を示す縦
断面図である。

【図７】本発明の第３実施例による空気流量計を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

１空気流量計（流量計）５００センサ（検出手段）６１０主通路６２２軸方向通路部６２４径方向通路部６２０バイパス通路Ａ₁ 通路断面積（最小通路断面積Ａ₁ ）Ａ₂ 通路断面積（最小通路断面積Ａ₂ ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (56)参考文献特開昭60−185118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/68 - 1/699

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を案内する主通路と、前記主通路の軸方向に沿って形成される軸方向通路部
と、この軸方向通路部の下流側端部から径外方向に延び
前記主通路に連通する径方向通路部とを有するバイパス
通路と、前記バイパス通路の最小通路断面積部に設けられ、流体
の流量を検出する検出手段とを備え、前記軸方向通路部の最小通路断面積Ａ₁ と前記径方向通
路部の最小通路断面積Ａ₂ との比がＡ₂ ／Ａ₁ ≧１．４であることを特徴とする流量計。