JP4412357B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む副流路と、この副流路を流れる空気の一部を取り込む副副流路とを有し、この副副流路の内部に配置される流量センサによって空気流量を測定する空気流量測定装置に関する。

従来技術として、特許文献１に記載された空気流量測定装置がある。
この空気流量測定装置は、内燃機関に吸入される空気流量を測定するエアフロメータであり、図３に示す様に、内燃機関の吸気通路１００に配置されるセンサボディ１１０を有している。
センサボディ１１０には、吸気通路１００を流れる空気（内燃機関に吸入される空気）の一部を取り込む副流路１２０と、この副流路１２０を流れる空気の一部を取り込む副副流路１３０とが形成され、この副副流路１３０の内部に流量センサ１４０が配置されている。また、センサボディ１１０には、副流路１２０の内部に突き出る突出板１５０が設けられ、この突出板１５０が副流路１２０を流れる空気の動圧を受けることにより、副流路１２０から副副流路１３０へ十分な空気を流すことができる。
特開２００５−１４０７５３号公報

ところが、上記の空気流量測定装置では、空気中に含まれるダストが副流路１２０を通過する際に、副流路１２０の内部に突き出る突出板１５０に当たって跳ね返され、図中矢印で示す様に、副副流路１３０の内部へ侵入して流量センサ１４０へ衝突することがある。特に、流量センサ１４０に薄膜式の測定素子を使用する場合は、ダストの衝突によって測定素子がダメージを受ける恐れがあった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、副副流路へのダストの侵入を抑制することにより、流量センサへのダストの衝突を防止できる空気流量測定装置を提供することにある。

（請求項１の発明）
本発明は、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む副流路と、この副流路に設けられ、副流路の出口方向に向かって流路断面積を次第に減少する絞り部と、この絞り部より上流側で副流路より分岐して設けられ、副流路を流れる空気の一部を取り込む副副流路と、この副副流路の内部に配置される流量センサとを備え、副流路を流れる空気の流れ方向と直交する副流路の所定の径方向の一方側に副副流路の入口が設けられ、副流路を流れる空気の流れ方向と所定の径方向とで作られる平面に対して垂直な方向を幅方向と呼ぶ時に、絞り部は、副流路の幅方向の間隔が副流路の出口方向に向かって次第に小さくなる様に設けられ、副副流路の入口より副流路の下流側では、所定の径方向の間隔が副流路の出口に向かって一定であることを特徴とする。

上記の構成によれば、副流路に絞り部を設けたことにより、副流路の入口側と出口側との圧力差が大きくなるため、流量センサでの測定に十分な空気量を副副流路へ流すことができ、検出精度が安定する。
また、絞り部は、副流路の幅方向の間隔が出口方向に向かって次第に小さくなる様に設けられている。さらに、副副流路の入口より副流路の下流側では、所定の径方向の間隔が副流路の出口に向かって一定である。つまり、副副流路の入口が設けられる副流路の所定の径方向には、絞り部が設けられていないので、空気中に含まれるダストが絞り部に衝突した場合でも、副副流路の入口方向へ跳ね返ることはない。その結果、ダストが副副流路の内部へ侵入することを抑制でき、流量センサにダストが衝突することを防止できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した空気流量測定装置において、絞り部は、副流路の幅方向の両側にそれぞれ副流路の所定の径方向と平行に形成された一対の壁面によって構成され、この一対の壁面の間隔が副流路の出口方向に向かって次第に小さくなる様に設けられていることを特徴とする。
絞り部を構成する一対の壁面は、副副流路の入口が設けられる副流路の所定の径方向と平行に配置されているので、空気中に含まれるダストが一対の壁面に衝突しても、副副流路の入口方向へ跳ね返ることはない。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、ダクトは、内燃機関の吸気ポートに通じる吸気通路を形成し、内燃機関に吸引される空気がダクトの内部を流れることを特徴とする。
本発明の空気流量測定装置は、内燃機関の吸入空気量を測定するエアフロメータとして用いることができる。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図１は空気流量測定装置１の断面図である。
実施例１に示す空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフロメータであり、以下に説明するセンサボディ２、流量センサ３、および回路モジュール４等より構成される。
センサボディ２は、図１に示す様に、エンジンの吸気ダクト５に形成された取付け孔５ａより吸気ダクト５の内部に挿入されている。このセンサボディ２には、吸気ダクト５の内部を図示左側から右側に向かって流れる空気（エンジンに吸引される空気）の一部を取り込む副流路６と、この副流路６を流れる空気の一部を取り込む副副流路７とが形成されている。

副流路６は、吸気ダクト５の上流側（図１の左側）に向かって開口する入口６ａと、吸気ダクト５の下流側に向かって開口する出口６ｂとを有し、吸気ダクト５の内部を流れる空気の流れ方向に沿って入口６ａから出口６ｂまで直線状に形成されている。また、副流路６の出口側には、副流路６の出口６ｂに向かって流路断面積を次第に減少する絞り部（後述する）が設けられている。
副副流路７は、副流路６の絞り部より上流側で副流路６から分岐する入口７ａと、副流路６の出口６ｂの周囲に環状に形成される出口７ｂとを有し、入口７ａと出口７ｂとの間に空気の流れ方向が１８０度変化（Ｕターン）するＵターン部が設けられている。

流量センサ３は、副副流路７を流れる空気流量を計測して電気的な信号（例えば電圧信号）として出力するもので、例えば、薄膜抵抗体によって形成された発熱素子と感温素子（共に図示せず）とを有し、これらの素子が回路モジュール４に内蔵される回路基板（図示せず）に接続されている。この流量センサ３は、図１に示す様に、副副流路７のＵターン部に配置されている。
回路モジュール４は、センサボディ２と一体に設けられ、吸気ダクト５の外側に配置される（図１参照）。この回路モジュール４は、発熱素子の温度と感温素子で検出される空気温度との差が一定になるように、発熱素子に流れる電流値を制御している。

次に、副流路６に設けられた絞り部について詳述する。
副副流路７の入口７ａが設けられる副流路６の径方向（図１に示す上下方向）を副流路６の高さ方向と呼び、副流路６を流れる空気の流れ方向と前記高さ方向とで作られる平面に対して垂直な方向、言い換えると、高さ方向と直交する副流路６の径方向を副流路６の幅方向と呼ぶ時に、副流路６の絞り部は、図２に示す様に、副流路６の幅方向（図示上下方向）の両側に設けられた一対の壁面８によって構成される。その一対の壁面８は、副流路６の高さ方向と平行に形成され、且つ、一対の壁面８の間隔が副流路６の出口６ｂに向かって次第に小さくなる様に、副流路６の軸線に対し傾斜して設けられている。
なお、副副流路７の入口７ａより副流路６の下流側では、図１に示す様に、高さ方向の間隔が副流路６の出口６ｂに向かって一定である。

続いて、空気流量測定装置１の作用を説明する。
エンジンの始動により、吸気ダクト５の内部に空気の流れが発生すると、空気の一部がセンサボディ２の副流路６に取り込まれ、更に、副流路６を流れる空気の一部が副副流路７に取り込まれる。この時、副副流路７に配置された流量センサ３では、副副流路７を流れる空気の流速が大きくなると、発熱素子の放熱量が増大するため、感温素子で測定される空気温度との温度差を一定に保つために、発熱素子に通電される電流値が大きくなる。逆に、副副流路７を流れる空気の流速が小さくなると、発熱素子の放熱量が低減するため、発熱素子に通電される電流値が小さくなる。この発熱素子に通電される電流値に応じた電気信号（例えば電圧信号）が、回路モジュール４から外部のＥＣＵ（電子制御装置）へ出力されて、ＥＣＵにより吸気量が測定される。

（実施例１の効果）
本実施例の空気流量測定装置１は、副流路６に絞り部を設けたことにより、副流路６の入口側と出口側との圧力差が大きくなる。その結果、流量センサ３での測定に十分な空気量を副流路６から副副流路７へ取り込むことができるので、流量センサ３の検出精度が安定する。
また、絞り部は、副流路６の幅方向の両側に設けられた一対の壁面８によって構成され、その一対の壁面８の間隔が副流路６の出口６ｂに向かって次第に小さくなる様に設けられている。さらに、副副流路７の入口７ａより副流路６の下流側では、高さ方向の間隔が副流路６の出口６ｂに向かって一定である。つまり、副副流路７の入口７ａを有する副流路６の高さ方向には絞り部が設けられていない。これにより、副流路６に流入したダストが絞り部を構成する壁面８に衝突しても、副副流路７の入口７ａを含む副流路６の高さ方向へ跳ね返ることはなく、図２（ａ）に示す様に、副流路６の出口６ｂより流出する。

また、同図（ｂ）に示す様に、壁面８の傾斜角度θが大きい場合は、一対の壁面８に衝突したダストが副流路６の入口方向（図示左方向）へ跳ね返ることもあるが、この場合でも、図中矢印で示す様に、副流路６の幅方向を含む平面上で跳ね返るだけであり、副副流路７の高さ方向へ跳ね返ることはなく、副流路６の入口方向へ逆流した後、Ｕターンして副流路６の出口６ｂより流出する。上記の結果、副流路６を通過するダストが副副流路７の内部へ侵入することを抑制できるので、流量センサ３にダストが衝突することを防止でき、流量センサ３に使用される薄膜抵抗体がダメージを受けることを回避できる。

空気流量測定装置の断面図である。 副流路に設けられた絞り部の断面図（Ａ−Ａ断面図）である。 従来技術に係る空気流量測定装置の断面図である。

符号の説明

１ 空気流量測定装置
３ 流量センサ
５ 吸気ダクト（ダクト）
６ 副流路
７ 副副流路
７ａ 副副流路の入口
８ 一対の壁面（絞り部）

Claims (3)

1. ダクトの内部を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置であって、
   前記ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込む副流路と、
   この副流路に設けられ、前記副流路の出口方向に向かって流路断面積を次第に減少する絞り部と、
   この絞り部より上流側で前記副流路より分岐して設けられ、前記副流路を流れる空気の一部を取り込む副副流路と、
   この副副流路の内部に配置される流量センサとを備え、
   前記副流路を流れる空気の流れ方向と直交する前記副流路の所定の径方向の一方側に前記副副流路の入口が設けられ、
   前記副流路を流れる空気の流れ方向と前記所定の径方向とで作られる平面に対して垂直な方向を幅方向と呼ぶ時に、
   前記絞り部は、前記副流路の幅方向の間隔が前記副流路の出口方向に向かって次第に小さくなる様に設けられ、
   前記副副流路の入口より前記副流路の下流側では、前記所定の径方向の間隔が前記副流路の出口に向かって一定であることを特徴とする空気流量測定装置。
2. 請求項１に記載した空気流量測定装置において、
   前記絞り部は、前記副流路の幅方向の両側にそれぞれ前記副流路の所定の径方向と平行に形成された一対の壁面によって構成され、この一対の壁面の間隔が前記副流路の出口方向に向かって次第に小さくなる様に設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
3. 請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、
   前記ダクトは、内燃機関の吸気ポートに通じる吸気通路を形成し、前記内燃機関に吸引される空気が前記ダクトの内部を流れることを特徴とする空気流量測定装置。

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