JP4477710B2 - 空気流量測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気流量測定装置に関し、例えば内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）に吸入される空気中の異物を除去し、エンジンに吸入される空気の流量を計測する空気流量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等のエンジンに空気を導入する吸気装置は、空気中に含まれる異物を除去するエアクリーナの出口側に流量計を取り付け、吸気流量を測定している。流量計は、エンジンルームの空間の制約等からエアクリーナの近傍、例えばエアクリーナの出口管に取り付けられることがある。
【０００３】
流量計として一般に用いられる熱式流量計は、流路径と比較して体格の小さい発熱抵抗体からの熱伝達量の変化により流路断面の一部の流速を感知し、全体の吸気流量を測定するものである。熱式流量計は直接空気の質量が検出できるので、吸気流量を高精度に測定できるという利点がある。しかし、熱式流量計は吸気流れのわずかな乱れも吸気流量の変化として測定するので、熱式流量計の上流側で吸気流れに乱れが生じ、この乱れが熱式流量計のセンサ部を通過すると、吸気流れの乱れを吸気流量全体の変動として熱式流量計が測定する。その結果、熱式流量計の出力変動が増大し、高精度に吸気流量を測定することができなくなるおそれがある。
【０００４】
エアクリーナの出口管に流量計を取り付け、流量計とクリーナエレメントとの距離が近い場合、クリーナエレメントを通過する際に乱れが生じた吸気流れは乱れが低減されないまま流量計に向かうので、吸気流量を流量計により高精度に測定することが困難である。
【０００５】
吸気流量の測定精度を向上させるために、特開平９−２１０７４９号公報に開示されている空気流量測定装置では、クリーナエレメントの下流側で吸気流れを整流する仕切り板を備えている。図５に示すように特開平９−２１０７４９号公報に開示される空気流量測定装置１００は、エアクリーナ１０１に設けられるクリーナエレメント１０２の下流側に吸気流量を測定する流量計１０３が設けられている。そして流量計１０３を構成する発熱抵抗体および感温抵抗体の両側に空気の流れ方向に対し概略平行となる仕切り板１０４が設けられている。この仕切り板１０４がクリーナエレメント１０２を通過し乱れた吸気流れを整流し、吸気流れの乱れにより生じる流量計１０３の計測誤差を低減している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−２１０７４９号公報に開示される空気流量測定装置１００は、図５に示すようにエアクリーナ１０１の入口管１０５の中心軸と流量計１０３が設けられている出口管１０６の中心軸とが図５の上下方向にずれている。そのため、入口管１０５から流入した吸気流れは図５に示すクリーナエレメント１０２の下部周辺を主に通過し偏った流れとなる。エアクリーナ１０１の汚損度例えば油粒子等による目詰まり等は、吸気流れの流量に比例するため、汚損度は入口管１０５に近い側すなわち図５に示すクリーナエレメント１０２の下半分で高く、入口管１０５から遠いクリーナエレメント１０２の上半分では低くなる。その結果、クリーナエレメント１０２に短期間で局部的な汚損が発生し、クリーナエレメント１０２の寿命が短くなるという問題がある。
【０００７】
また、図５に示すように吸気流れに偏りがある場合、クリーナエレメント１０２を通過した吸気流れは、図５の矢印で示すように図５の下方から仕切り板１０４に衝突し、クリーナケース１０７の内壁と仕切り板１０４との間で渦を発生させる。そのため、流量計１０３へ流入する吸気流れの乱れにより流量計１０３からの出力に誤差が生じ、吸気流量の高精度な測定が困難であるという問題がある。
【０００８】
上記のように吸気流れが仕切り板１０４に衝突することにより生じる吸気流れの乱れを防止するために、入口管１０５および出口管１０６の中心軸が同軸になるように配置すると、仕切り板１０４との衝突による吸気流れの乱れは防止できるものの、吸気流れの大部分はクリーナエレメント１０２の中央部を通過する。そのため、クリーナエレメント１０２の中央部だけが局部的に汚損され、クリーナエレメント１０２の寿命が短くなる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、クリーナエレメントの寿命を延ばすことができ、吸気流れに生じる乱れを低減することができるとともに、吸気流量を高精度に測定可能な空気流量測定装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の空気流量測定装置によると、クリーナエレメントの空気流通路上流側に拡散手段を備えている。拡散手段は、吸入された空気がクリーナエレメントの全面にほぼ一様に当たるように吸気流れを拡散させる。したがって、クリーナエレメントの一部のみが短期間で局部的に汚損されることがなく、クリーナエレメントの寿命を延ばすことができる。
【００１１】
また、拡散手段により吸気流れはクリーナエレメント全体に当たるので、局部的な吸気流れが緩和され、クリーナケースから流出する際（例えば、実施例において出口管２４へ流出する際）に発生する吸気流れの乱れによる渦の発生を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項１記載の空気流量測定装置によると、エアクリーナの出口側に流量計が取り付けられている。そのため、流量計に導入される吸気流れは、クリーナケースから流出する際（例えば、実施例において出口管２４へ流出する際）に発生する吸気流れの乱れが低減されている。したがって、流量計の出力変動が低減され、吸気流量を高精度に測定することができる。
【００１３】
また、請求項１記載の空気流量測定装置によると、流量計のクリーナエレメント側に整流部材が設けられている。整流部材は、クリーナエレメントを通過した吸気流れを整流し流量計へ導入する。クリーナエレメント上流側で拡散手段により拡散されクリーナエレメント全体に当たった吸気流れは、クリーナエレメントの下流側で整流部材により整流され流量計へ導入される。したがって、吸気流れの乱れをより低減することができ、吸気流量をさらに高精度に測定することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による空気流量測定装置を図１に示す。
図１に示すように、空気流量測定装置１はエアクリーナ２とエアクリーナ２に設けられている流量計３とから構成されている。
【００１５】
エアクリーナ２のクリーナケースは、樹脂で形成されたキャップ２１およびケース２２を有している。キャップ２１に入口管２３が接続しており、ケース２２に出口管２４が接続している。キャップ２１とケース２２とは着脱可能であり、ケース２２内にクリーナエレメント２５が収容されている。入口管２３と出口管２４とはそれぞれの中心軸が同一直線上とならないように配置されている。
エアクリーナ２の内部はクリーナエレメント２５により仕切られ、クリーナエレメント２５の空気流通上流側のダーティサイド室２６と、クリーナエレメント２５の空気流通下流側のクリーンサイド室２７とからなる。
【００１６】
ダーティサイド室２６には、拡散手段として２枚の拡散板２８が設けられている。拡散板２８は、入口管２３から流入する吸気流れがクリーナエレメント２５の全面に拡散するように吸気流れを案内する。図１に示すように拡散板２８は、ダーティサイド室２６に開口している入口管２３の開口部２３ａの近傍からクリーナエレメント２５近傍にかけて設けられている。また、吸気流れに乱れが生じるのを防止するため、拡散板２８は断面が滑らかな曲線状となるように形成されている。拡散板２８は、キャップ２１と一体、またはキャップ２１とは別部材で形成されている。
【００１７】
出口管２４は、図２に示すように円筒状に形成されており、ケース２２の中心軸と概略同軸となるような位置に接続されている。出口管２４には、例えば熱式流量計などの流量計３が取り付けられている。
流量計３は、回路モジュール３０およびバイパス部材４０からなる。回路モジュール３０は出口管２４の外周部に固定され、回路モジュール３０と結合されているバイパス部材４０が出口管２４の内部に挿入されている。
【００１８】
回路モジュール３０は回路部３１および流量測定素子部３２を有している。回路部３１に空気温度を測定するサーミスタ３３、ならびに感温素子および発熱素子からなる流量測定素子部３２が接続されている。発熱素子に供給する電力と、感温素子で検出する温度とに基づいてバイパス流路４４を流通する空気流量、ならびにバイパス流路４４を流通する空気流量に基づいて吸入空気流量が測定される。
【００１９】
バイパス部材４０は、内燃機関の吸気管にその中心方向に突出する流量測定管４１と、流量測定管と一体に成形されているベンチュリ管４２とを有する。流量測定管４１およびベンチュリ管４２は空気流れに平行に配置されている。ベンチュリ管４２は流量測定管４１の底部に位置し、ベンチュリ管４２から回路モジュール３０に向かって隔壁４３が延びている。この隔壁４３により、バイパス部材４０内に逆Ｕ字形状のバイパス流路４４が形成されている。このバイパス流路４４内に流量測定素子部３２が配置されている。
【００２０】
次に、空気の流れについて説明する。
図１の矢印に示すように入口管２３から流入した吸気流れは、２枚の拡散板２８によりダーティサイド室２６内で３つの流れに分断される。分断された吸気流れは、拡散板２８に案内されながらクリーナエレメント２５の全面にほぼ均一に当たる。クリーナエレメント２５を通過した吸気流れは、ケース２２の壁面に案内されて出口管２４へ流入し、流量計３へ導入される。
【００２１】
第１実施例の空気流量測定装置１によると、エアクリーナ２の入口管２３から流入した吸気流れが拡散板２８により分断される。拡散板２８により分断された吸気流れは、クリーナエレメント２５にほぼ均一に当たるように案内される。したがって、クリーナエレメント２５の一部のみが極度に汚損されることがなく、クリーナエレメント２５の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
また、吸気流れは拡散板２８によりクリーナエレメント２５の上流側で拡散される。そのため、クリーナエレメント２５全体を通過した空気はクリーナケース内壁面に案内され縮流しつつ出口管２４に流入するので、出口管２４に流入する吸気流れは乱れが低減された状態で流量計３へ導入される。したがって、吸気流れの乱れによる流量計３の出力変動が低減され、測定誤差を低減することができ、吸気流量を高精度に測定することができる。
【００２３】
（第２実施例）
本発明の第２実施例による空気流量測定装置を図３および図４に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付している。
図３および図４に示すように第２実施例による空気流量測定装置１は、流量計３の空気流通上流側となるクリーンサイド室２７側に整流部材２９が設けられている。図４に示すように整流部材２９は、出口管２４の内部に設けられている。また、整流部材２９は流量計３に流入する吸気流れに対して平行、かつバイパス流路４４に対し垂直になるように設けられている。
【００２４】
第２実施例では、流量計３の上流側に整流部材２９を設けることにより、クリーナエレメント２５を通過した吸気流れをクリーナエレメント２５の下流側で整流することができる。クリーナエレメント２５の上流側で拡散板２８により拡散された吸気流れをクリーナエレメント２５の下流側で整流部材２９により整流することで、流量計３へ導入される吸気流れの乱れを第１実施例と比較してさらに低減することができる。したがって、吸気流量をより高精度に測定することができる。
【００２５】
以上、複数の実施例では拡散手段として２枚の拡散板を備えたエアクリーナについて説明したが、本発明では拡散手段として１枚または３枚以上の拡散板を備えることも可能である。
【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測定装置を示す断面図である。
【図２】図１の空気流量測定装置をII−II線で切断した断面図である。
【図３】本発明の第２実施例による空気流量測定装置を示す断面図である。
【図４】図３の空気流量測定装置をVI−VI線で切断した断面図である。
【図５】従来の空気流量測定装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 空気流量測定装置
２ エアクリーナ
３ 流量計
２１ キャップ（クリーナケース）
２２ ケース（クリーナケース）
２５ クリーナエレメント
２８ 拡散板（拡散手段）
２９ 整流部材

Claims (1)

1. 吸入された空気中の異物を除去するクリーナエレメントと、
   入口管と出口管との間に前記クリーナエレメントを収容し、前記入口管から前記クリーナエレメントにかけて流路が拡大し、前記クリーナエレメントから前記出口管に向けて流路が縮小するクリーナケースと、
   前記クリーナケースの内部において、前記クリーナエレメントより空気流通路上流側に複数設けられ、前記入口管から流入する空気流を前記クリーナエレメントに向けて拡散する拡散板と、
   前記エアクリーナの出口側において前記出口管に設けられている流量計と、
   前記出口管において空気の流れ方向において前記流量計の上流側に設けられ、前記クリーナケースの軸に直交する方向であって、かつ前記拡散板の間隔が拡大する方向に対し平行に配置されている整流部材と、
   を備えることを特徴とする空気流量測定装置。

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