JPH01216039A - 内燃機関の熱線式空気流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、線状もしくは箔状とした発熱体からの熱放
散を利用して内燃機関の吸入空気流量の検出を行う熱線
式空気流量検出装置の改良に関する。

従来の技術 内燃機関の空気流量検出装置の一種として従来から熱線
式のものが知られている（例えば日照自動車（株）昭和
５８年６月発行の［サービス清報第４８４号」参照）。

これは、第５図に模式的に示すように、エアクリーナ２
１から内燃機関２２に至る吸気通路２３中に、検出部と
なる白金線やＮｉ箔などの熱線２４を配設したものであ
って、空気流量つまり流速が増加して放散熱量が増すと
、熱線２４の温度が低下し、熱線２４の抵抗が小さくな
るので、その抵抗変化をブリッジ回路等によって検出す
ることで、空気流量に応じた出力電圧を得るようにして
いる。尚、上記熱線２４は、絞弁２５の上流側に配設さ
れている。

この熱線式の空気流量検出装置にあっては、フラップ式
のものに比べて通気抵抗が少なく、かつ質量流量の検出
が可能であるという利点を有している。

発明が解決しようとする課題 ところで、近年自動車用内燃機関にあっては、その出力
の増大が望まれており、吸気通路２３の通路断面積が大
型化する傾向にある。

しかしながら、上記のような熱線式空気流ｍ検自装置に
おいて熱線２４付近の通路断面積を大きく設定すると、
機関アイドリング時のような空気流量の少ない領域では
、熱線２４付近の流速が過度１．、　小さくなってしま
い、検出精度が低下する。

つまり出力電圧がある値以下となるような低流量域テは
、種々の要因による誤差の影響が大きくなり、その検出
精度を保証することができない。

また熱線式空気流量検出装置においては、絞弁２５の全
開付近で実際の流量よりも検出流量が小さな値となるこ
とが知られている。例えば、第６図は、回転数を＋　２
００　ｒｐＩｌｌに固定的に保ち、かつ絞弁２５開度を
吸気管圧力が５００ｍ５＋Ｈｇの点から全開まで変化さ
せた場合の流量変化を示しているが、実際の流量は実線
に示すように絞弁２５開度の増大に応じて増加するのに
対し、出力電圧つまり検出流ｍは破線で示すように全開
付近で逆に低下してしまうのである。これは、主に吸気
通路２３内の流れの片寄りや乱れに起因するもので、そ
の対策としては、熱線２４の上流に例えばリング状の絞
り部材を設け、流れを一旦縮流させることが有効である
。

しかしながら、このように吸気通路２３に絞り部材を設
けると、それだけ圧力損失の増大を招くことになる。従
って、所定の最大出力を得るためには、熱線２４付近の
通路断面積を更に増大させる必要が生じ、上述した低流
量域での精度低下が一部著しいものとなってしまう。

課題を解決するための手段 この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、内燃機関の吸気通路の一部を主吸気通路と副吸気通路
とに分離形成するとともに、主吸気通路内に熱線を配設
し、かつ副吸気通路には、低流量時に該副吸気通路の通
路断面積を絞る流速制御弁を配設したことを特徴として
いる。

作用 高流量域では上記流速制御弁は開かれており、そのため
圧力損失は小さい。一方、低流量域では上記流速制御弁
の開度が小さくなり、これによって主吸気通路側の流速
が増大する。従って、熱線による検出精度が向上する。

尚、流速に応じて得られる出力電圧と流量の関係は、勿
論流速制御弁の開度によって異なるものとなるが、これ
は予め実験等で求めることが可能であるので、出力電圧
から流量を検出することができる。

実施例 第１図はこの発明に係る熱線式空気流量検出装置の一実
施例を示している。

図において、１は内燃機関、２はエアクリーナ、３はエ
アクリーナ２から内燃機関Ｉに至る吸気通路をそれぞれ
示しており、上記吸気通路３には絞弁４が介装されてい
る。上記内燃機関１にはその回転数Ｎを検出するための
回転数センサ５が、また上記絞弁４にはその開度ＴＶＯ
を検出するためのスロットル開度センサ６がそれぞれ装
着されている。

上記吸気通路３は、その絞弁４上流側の一部分が主吸気
通路３ａと副吸気通路３ｂとに分離形成されている。そ
して、主吸気通路３ａの中心部に、検出部となる白金線
やＮｉ箔等からなる熱線７が配設されている。尚、８は
上記熱線７の温度を定温度に保つように制御して流速に
応じた出力電圧ＶＱを出力する制御回路部を示している
。また副吸気通路３ｂには、弁軸９ａを中心に回動可能
なバタフライバルブ型の流速制御弁９が配設されている
。上記弁軸９ａには、例えば電動モータからなるアクチ
ュエータｌＯが取り付けられており、このアクチュエー
タ１０の作動によって上記流速制御弁９が開状態、閉状
態に切換作動するようになっている。

ここで上記吸気通路３は、第２図に示すように全体とし
て断面略円形をなしており、その一部に断面略円形の主
吸気通路３ａが仕切られている。

そして残部が副吸気通路３ｂとなっている。上記流速制
御弁９は、この副吸気通路３ｂの断面形状に略等しい形
状となっており、閉時には副吸気通路３ｂを略全閉状態
に保っている。尚、上記流速制御弁９の上下圧力差は比
較的小さいので、流速制御弁９には高い剛性は要求され
ず、例えば合成樹脂にて成形することができる。

また上記主吸気通路３ａの熱線７上流側に、すング状の
絞り部材Ｉｔが設けられている。この絞り部材１１は、
前述した絞弁４全開付近での検出流量の低下を防止する
ためのもので、主吸気通路３ａにおける空気の流れを一
旦縮流することで熱線７付近の流れを均一化する機能を
果たしている。

１２は、上記制御回路部８の出力電圧ＶＱがら空気流量
を求めるとともに、上記アクチュエータｌＯを介した流
速制御弁９の切換制御を行うコントロールユニットを示
している。このコントロールユニット１２は、例えばデ
ジタルマイクロコンピュータを利用したもので、検出し
た空気流量に基づき内燃機関ｌの空燃比制御や点火時期
制御等を同時に行っている。

次に上記構成の作用について説明すると、先ず吸入空気
流量が比較的大きな運転領域では、上記流速制御弁９が
全開状態に制御され、吸入空気は主吸気通路３ａと副吸
気通路３ｂの双方を通過する。そのため圧力損失は極め
て小さく、第４図に示すように最大流量時まで許容範囲
内に抑えることができる。またこのとき、空気流量と出
力電圧ＶＱとの関係は、第３図の実線Ａで示すような特
性となる。この関係は、予めコントロールユニット１２
内に例えばデータマツプとして与えられており、これに
基づいて制御回路部８の出力電圧■Ｑがら空気流量が検
出される。ここで、前述したように、熱線７を用いた原
虫測定にあっては、出力電圧ＶＱがある値ｖ０以下とな
る低流速時には精度が保証されないのであるが、この場
合は実線Ａの特性の高原ｍ域のみが使用されるので、高
い検出精度を維持できる。

次に吸入空気流量が比較的小さな運転領域では、上記流
速制御弁９が全開状態に制御される。尚、この切換は、
例えば機関回転数Ｎとスロットル開度ＴＶＯとから低負
荷領域と高負荷領域とを検出することによって行われる
。あるいは出力電圧ＶＱの値自体に基づいて切り換える
ことも可能である。このように流速制御弁９が閉じられ
ると、空気は主吸気通路３ａのみを流れるので、全体と
しての流量が少なくても、熱線７部分での流速が高く得
られる。従って、この場合には、出力電圧■Ｑと空気流
ｍとの関係は、第３図の破線Ｂに示すような特性となる
。この特性は、やはりコントロールユニット１２内に例
えばデータマツプとして与えられているので、これに基
づき出力電圧ＶＱに対応する空気流量が求められる。こ
こで、上記特性Ｂでは、流速が増大した分だけ高い出力
電圧ＶＱが得られるので、検出精度が保証される最小流
ｍ（ｖｏに対応する流量）は、流速制御弁９開時の特性
Ａよりも小さくなる。つまり、低流量域で高い検出精度
が得られ、かつ−層低流量側での検出が可能となる。尚
、この状態では、全体として空気流量が少ないので、第
４図に示すように圧力損失は何ら問題とならない。

また上記構成によれば、熱線７部分に流れて来る空気流
は、上流の絞り部材１１で一旦縮流されるので、吸気通
路３の曲がり等による流れの片寄りや乱れが防止され、
前述したような絞弁４全開付近での精度悪化が防止され
る。そして、このように絞り部材１１を設けたとしても
、上記のような流速制御弁９の開閉制御によって、低流
量域での精度確保と高流量域での圧力損失の抑制とを両
立させることができるので、例えば最大出力の低下やア
イドル時の空燃比精度の低下等を招くことがない。

尚、上記実施例では、流速制御弁９を単に全開。

全開に切換制御しているが、空気流量に応じて何段階か
に、あるいは連続的に開度を変化させるように構成して
も良い。

また上記実施例では流速制御弁９がコントロールユニッ
ト１２の信号によって制御される構成となっているが、
構成を単純化させるために、絞弁４に機械的に連係させ
て絞弁４開度が大となったときに開くように構成するこ
とも可能である。この場合には、流速制御弁９の開閉状
態をスイッチ等にて検出し、これに基づいて出力電圧Ｖ
Ｑと流量との関係を選択するようにすれば良い。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の熱線式空気流量検出装置によれば、低流發時にも検出
精度の低下を来すことがなく、−層広い範囲に亙って高
精度な流量検出が可能となる。そして、同時に高原１域
での圧力損失を抑制でき、内燃機関の高出力化に対応す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る熱線式空気流量検出装置の一実
施例を示す構成説明図、第２図はその吸気通路の断面図
、第３図はこの実施例における出力電圧と空気流量との
関係を示す特性図、第４図は同じく圧力損失と空気流量
との関係を示す特性図、第５図は従来における熱線式空
気流量検出装置の構成説明図、第６図は一定回転数の下
での空気流量と出力電圧との関係を示す特性図である。 ３・・・吸気通路、３ａ・・・主吸気通路、３ｂ・・・
副吸気通路、７・・・熱線、９・・・流速制御弁、１２
・・・コントロールユニット。 第３図 第４図 空％窓！（ｋｇ／ｈ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気通路の一部を主吸気通路と副吸気
   通路とに分離形成するとともに、主吸気通路内に熱線を
   配設し、かつ副吸気通路には、低流量時に該副吸気通路
   の通路断面積を絞る流速制御弁を配設したことを特徴と
   する内燃機関の熱線式空気流量検出装置。