JPH0228520A - 吸入空気流量検出装置 - 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） 本発明は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気流量を
検出するのに好適に用いられる吸入空気流量検出装置に
関し、特に、吸気管の途中に屈曲部等を設けた場合でも
、検出精度が低下するのを防止できるようにした吸入空
気流量検出装置に関する。

（従来の技術） 第３図に従来技術の吸入空気流量検出装置を示す。

図において、ｌは吸入空気流量検出装置の本体を構成す
るケーシングな示し、該ケーシングｌは円筒状のパイプ
等によって形成され、その両端側は円筒状の管部材２，
３と接続されている。ここで、該ケーシングｌは管部材
２，３と共にエンジンのシリンダ（図示せず）と連通ず
る吸気管を構成し、管部材２の一端側にはエアクリーナ
（図示せず）等が設けられている。そして、該ケーシン
グ１および管部材２，３はエアクリーナで清浄化した空
気（外気）を管部材３の他端側に接続されるシリンダ内
へとピストン（図示せず）の往復動に応じて吸込ませる
ようになっている。

４はケーシング１内に細長棒状のブラケット５を介して
取付けられた熱線素子を示し、該熱線素子４は温度変化
に対応して抵抗値が変化する白金線等からなる感熱抵抗
体によって形成され、外部からリード線６．６等を介し
て加熱されることにより熱線流量計（ホットワイヤエア
フロメータ）を構成するようになっている。ここで、該
熱線素子４はブラケット５を介してケーシングｌの中心
軸上に配設され、この中心軸上を通る空気の流速ｖＩま
たはｖ２等を検知することにより、図示しないコントロ
ールユニット等で平均流速を演算させ、平均流速Ｖと断
面ＭＩＡとから流量Ｑを求める下記の式、 Ｑ＝ＡＶ−−−−−・（１） から吸入空気流量を検出するようになっている。

即ち、ケーシングｌおよび管部材２．３等からなる吸気
管は直線状に伸長しているので、内部を流通する吸入空
気流は吸気管中心軸に対して対称となり、その流速分布
は図中２点鎖線で例示する如く、遅いときには流速分布
Ｆ１となり、速くなると流速分布Ｆ２となる。そして、
該熱線素子４は吸入空気の流速Ｖ、、Ｖｔ等が速くなれ
ばなる程冷却され、抵抗値か変化するから、例えば流速
分布Ｆ、、Ｆ、のうち中心軸上を通る流速Ｖ、、Ｖ、を
前記抵抗値の変化として検知し、この流速Ｖ、、Ｖ、か
ら流速分布Ｆ、、Ｆ、の平均流速を演算させることによ
って、吸入空気流量を検出するようになっている。

従来技術の吸入空気流量検出装置は上述の如き構成を有
するもので、ケーシングｌの中心軸上に配設され、外部
から各リード線６等を介して通電され加熱されている熱
線素子４はケーシング１内を流通する吸入空気によって
冷却され、中心軸上を通る吸入空気の流速Ｖ　ｌ、　Ｖ
　２等を抵抗値の変化として検知することにより、吸入
空気流量を逐一検出できるようになっている。

ところで、最近の自動車等にあっては、ケーシングｌお
よび管部材２，３からなる吸気管等を収容しているエン
ジンルーム（図示せず）内に。

電子制御用の各種機器等を組込むようにしているから、
吸気管等を収容するエンジンルーム内のスペースが大幅
に制限され、吸気管の一部を構成する管部材２等を第４
図中に例示するように、屈曲部７Ａを有する管部材７と
取替える必要が生じている。

（発明が解決しようとする課題） 而して、第４図に示す従来技術にあっては、管部材７の
屈曲部７Ａにより下流側の流速分布に偏りか生じ、ケー
シングｌ内を流れる吸入空気は偏流状態となることがあ
る。この場合、流速ｖｌの如く流速が遅いときの流速分
布Ｆ１は第３図と第４図とでそれ程変化しないものの、
流速が流速ｖ２の如く速くなると、流速分布Ｆ２は第４
図中に示す如く偏流の度合が大きくなってしまう。

このため、第４図に示す従来技術では、熱線素子４によ
って流速ｖ２を検知しても、流速分布Ｆ２の平均流速を
求めることが難しくなり、吸入空気流量を正確に検出で
きなくなるという未解決な問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので
１本発明は吸気管の途中に屈曲部等が介在する場合でも
吸入空気流量の検出精度を確保できるようにした吸入空
気流量検出装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 上述した課題を解決するために本発明は、エンジンのシ
リンダと連通ずる吸気管の途中に設けられるケーシング
と、該ケーシングの上流端側に設けられた絞り部と、該
絞り部よりも下流側に位置して、前記ケーシング内に該
絞り部と同軸に配設され、その上流側が該絞り部よりも
小径の絞り管部となり、中間部分が下流側へと漸次拡径
するテーバ管部となり、下流側が直管部となったベンチ
ュリ管と、該ベンチュリ管のテーパ管部または直管部内
に設けられ、該ベンチュリ管内を流通する空気の流速を
検知する熱線素子とからなる構成を採用している。

（作用） 上記構成により、ケーシングの上流で吸入空気流が偏流
状態となったとしても、この空気流を絞り部によって予
め均一化でき、さらにベンチュリ管内を流通させること
によって、絞り管部で絞った後にテーパ管部でより均一
な流れに整えることができ、熱線素子の位置では一様か
つ安定な流速分布を得ることができる。また、ケーシン
グよりも小径なベンチュリ管内ではレイノルズ数が小さ
くなって、流速分布の安定性を効果的に向上できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第４図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

図中、１１は吸入空気流量検出装置の本体を構成するケ
ーシングな示し、該ケーシング１１は従来技術で述べた
ケーシングｌと同様に管部材３．７と共に吸気管を構成
するものの、該ケーシング１１の長さ方向中間部には略
長方形の箱形状に形成された取付部１１Ａが設けられ、
該取付部１１Ａには後述のベンチュリ管１４が取付けら
れている。また、該ケーシング１１の軸方向両端側には
径方向外向きに突出するフランジ部１１Ｂ、ＩＩＣが形
成され、該フランジ部１１Ｂ、ＩＩｃは後述の絞り部材
１２を介して管部材７と管部材３とに衝合されている。

１２はケーシング１１の上流端に位置して、該ケーシン
グ１１と管部材７との間に設けられた絞り部材を示し、
該絞り部材１２は、上流側から下流側へと断面円弧（４
分の１円）形状に縮径されたリング状の絞り部１２Ａと
、該絞り部１２Ａの外周側に位置し、ビス１３等を介し
てケーシング１１のフランジ部１１Ｂに固定された環状
の固定部１２Ｂとからなり、該固定部１２Ｂによって絞
り部１２Ａはケーシング１１の中心軸０−０上に同軸に
位置決めされている。そして、該絞り部１２Ａは管部材
７側からケーシング１１内へと矢示Ａ方向に流入してく
る、例えば偏流状態の吸入空気流をその絞り作用によっ
て中心軸０−０を中心とした比較的均一でかつ対称な流
れに整えるようになっている。

１４は絞り部１２Ａよりも下流側に位置して、ケーシン
グ１１内に取付部１１Ａを介して設けられたベンチュリ
管を示し、該ベンチュリ管１４は第２図にも示す如く、
その上流端に位置し、下流側へと断面円弧（４分の１円
）形状に縮径されたベルマウス形状の開口部１４Ａと、
該開口部１２Ａから下流側へと所定長さをもって円筒状
に伸びた小径の絞り管部１４Ｂと、該絞り管部１４Ｂか
ら下流側へと比較的小さな傾斜角で漸次拡径するように
伸びたテーパ管部１４Ｃと、該テーパ管部１４Ｇから下
流端まで所定長さをもつ工円筒状に伸び、絞り管部１４
Ｂよりも大径に形成された直管部１４０とから構成され
ている。

また、該ベンチュリ管１４には絞り管部１４Ｂ、直管部
１４Ｄ等の外周側にブラケット板１４Ｅ、１４Ｆが設け
られ、該ベンチュリ管１４はブラケット板１４Ｅ、１４
Ｆを介してケーシング１１の取付部１１Ａに取付けられ
ている。

そして、該ベンチュリ管１４は絞り部１２Ａと同軸に中
心軸０−０上に配設され、その通路面積は絞り部１２Ａ
よりも小径に形成されている。

１５はベンチュリ管１４のテーパ管部１４Ｃと直管部１
４Ｄとの間に位置して、該ベンチュリ管１５内に細長棒
状のブラケット１６を介して取付けられた熱線素子を示
し、該熱線素子１５は従来技術で述べた熱線素子４と同
様に形成され、リード線１７．１７を介して外部から通
電されることにより所定温度まで加熱される。そして、
該熱線素子１５は中心軸Ｏ−０上に配設され、この中心
軸Ｏ−０上を通る吸入空気の流速ｖ３等を代表流速とし
て検知することにより、コントロールユニット等で平均
流速を演算させ、前記（１）式に基づき吸入空気流量を
検出するようになっている。

本実施例による吸入空気流量検出装置は上述の如き構成
を有するもので、次にその検出動作について説明する。

まず、管部材７側から矢示Ａ方向に流通してくる吸入空
気流は管部材７の屈曲部７Ａ等により偏流状態となって
絞り部材１２の位置に達する。しかし、該絞り部材１２
には下流側へと断面円弧状に縮径した絞り部１２Ａが形
成されているから、前記偏流状態の空気流は該絞り部１
２Ａの絞り作用によって中心軸０−０を中心とした比較
的対称な流れに均一化され、ケーシングｌｌ内へと流入
してゆく。そして、この空気流の一部はベンチュリ管１
４内へと分流して流入するようになる。

ここで、該ベンチュリ管１４は断面円弧状の開口部１４
Ａ下流側に絞り部１２Ａよりも小径な絞り管部１４Ｂを
有し、該絞り管部１４Ｂの下流側に漸次拡径するテーバ
管部１４Ｃと円筒状の直管部１４Ｄとを有し、該直管部
１４Ｄとテーバ管部１４ｃとの間に中心軸Ｏ−Ｏ上に位
置して熱線素子１５を設けているから、ベンチュリ管１
４の開口部１４Ａより流入してくる比較的均一な空気流
は絞り管部１４Ｂで絞られた後に、テーバ管部１４Ｃ内
で徐々に中心軸０−０を中心としたより均一で対称な流
れに整えられ、直管部１４Ｄ側へと熱線素子１５の位置
を通過するときには、第２図中に例示するように一様か
つ安定な流速分布Ｆ３を得ることができる。

従って本実施例では、ケーシング１１の上流端に絞り部
１２Ａを設け、該絞り部１２Ａの下流側に小径の分流通
路を形成するベンチュリ管１４を同軸に直列配置する構
成としたから、ケーシング１１の上流側に屈曲部７Ａ等
を有する管部材７を配設した場合でも、ベンチュリ管１
４内の熱線素子１５の位置では一様かつ安定な流速分布
Ｆ３を得ることができ、該熱線素子１５により流速分布
Ｆ３のうち中心軸０−０上を通る流速ｖ３を代表流速と
して検知することによって、平均流速を精度よく求める
ことができ、吸入空気流量の検出精度を効果的に向上て
きる。

また、ベンチュリ管１４によって小径の分流通路を形成
しているから、ベンチュリ管１４内てはレイノルズ数が
小さくなって、流速分布Ｆｚ等の安定性をさらに高める
ことができ、管部材７の屈曲部７Ａ等の形状をさらに曲
率の大きなものに変更しても検出精度が低下したりする
のを防止できる。さらに、ケーシング１１の上流側に屈
曲部７Ａを有する管部材７等を接続できるから、エンジ
ンルーム内の吸気管収納スペースを有効に活用でき、レ
イアウト設計時の自由度を向上できる等１種々の効果を
奏する。

なお、前記実施例では、ベンチュリ管１４のテーバ管部
１４ｃと直管部１４０との間に位置して、該ベンチュリ
管１４内に熱線素子１５を設けるものとして述べたが、
これに替えて、テーバ管部１４Ｃの下流側または直管部
１４Ｄ内の所定位置に熱線素子１５を設けるようにして
もよい。

また、熱線素子１５としてはセラミックの筒体等に白金
線を巻回したり、白金薄膜を蒸着したりすることにより
形成される小径の抵抗素子を用いてもよく、あるいは円
形状の枠体に白金線を張設することにより形成される熱
線瓢へ抵抗体等を用いてもよい。

さらに、前記実施例では、絞り部材１２の絞り部１２Ａ
やベンチュリ管１４の開口部１４Ａを断面円弧（４分の
１円）形状に形成するものとして述べたが、これに替え
て、絞り部１２Ａや開口部１４Ａを上流側から下流側に
１例えば円錐形状に縮径させて、例えばテーバ状に形成
してもよい。

（発明の効果） 以上詳述した通り１本発明によれば、ケーシングの上流
端側に絞り部を設け、該絞り部の下流側でケーシング内
にベンチュリ管を同軸に設け、該ベンチュリ管のテーバ
管部または直管部内に熱線素子を設けたから、吸気管の
途中でケーシングの上流側に屈曲部等を設け、吸入空気
流が偏流状態となつた場合でも、絞り部とベンチュリ管
の絞り管部等でこの空気流を均一化して、熱線素子の位
置では一様かつ安定な流速分布を得ることができ、吸入
空気流量の検出精度を確実に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
流量検出装置を示す縦断面図、第２図は第１図中の■−
■矢示方向拡大断面図、第３図は従来技術の流量検出装
置を示す縦断面図、第４図は他の従来技術を示す第３図
と同様の縦断面図である。 ３．７−・・管部材、１１−・・ケーシング、ＩＩＡ・
・・取付部、１２−・・絞り部材、１２Ａ−・・絞り部
。 １４−・・ベンチュリ管、１４Ａ−・・開口部、１４　
Ｂ　−・・絞り管部、１４Ｃ−・・テーパ管部、１４Ｄ
−・・直管部、１５−・・熱線素子、１６−・・ブラケ
ット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンのシリンダと連通する吸気管の途中に設けられ
   るケーシングと、該ケーシングの上流端側に設けられた
   絞り部と、該絞り部よりも下流側に位置して、前記ケー
   シング内に該絞り部と同軸に配設され、その上流側が該
   絞り部よりも小径の絞り管部となり、中間部分が下流側
   へと漸次拡径するテーパ管部となり、下流側が直管部と
   なったベンチュリ管と、該ベンチュリ管のテーパ管部ま
   たは直管部内に設けられ、該ベンチュリ管内を流通する
   空気の流速を検知する熱線素子とから構成してなる吸入
   空気流量検出装置。