JPH03179222A - 熱式空気流量計 - 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、内燃機関の吸入空気（吸気という）流量を、
電熱線の温度抵抗特性を利用して検出する方式の空気流
量計に係り、特に、電子式燃料噴射制御方式の自動車用
ガソリンエンジンに好適な熱線式空気流量計に関する。

〔従来の技術〕

自動車用のエンジン、例えばガソリンエンジンでは、そ
れに要求される厳しい排ガス規制をクリアするため、吸
気流量を計測して、それに対応した量の燃料を供給する
ようにした、いわゆる吸気流量計測による空燃比制御方
式が広く採用されており、このための空気流量計として
、近年、熱線式空気流量計、いわゆるホットワイヤエア
ーフローセンサが広く使用されるようになっている。

ところで、この熱線式空気流量計は、原理的には空気の
流速を検出し、この流速の検出結果から流量を計測する
ものであり、従って、計測部での流速分布の変化により
計測誤差を生じ、また空気流速の細かな変化を拾い易く
、検出信号のＳＮ比低下を伴ないやすい。

特に、近年は、エンジンからの影響を少なくするため、
熱線などの検出素子をバイパス通路に設けるようにした
、いわゆるバイパス方式の熱線式空気流量計では、この
流速分布の変化による計測誤差の発生が著しい。

そこで、例えば特開昭６２−１８７２１９公報、特開昭
６２−２３２５１７号公報、或いは特開昭６３−２１０
６２５公報などに見られるように、整流格子を用いてＳ
Ｎ比の低下を抑えるようにした、バイパス方式の熱線式
空気流量計が従来から知られていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、流量検出部の上流側での吸気通路構造
の影響を受けやすい点について配慮がされておらず、検
出特性のバラツキや、ＳＮ比低下の問題があった。

本発明の目的は、実車装着時でのエアクリーナの形状な
どによる影響が充分に抑えられ、且つ、高いＳＮ比が容
易に得られるローコストの熱線式空気流量計を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、流量検出部の上流
側の吸気通路に絞りと整流格子とを一体化して設置した
ものである。

〔作用〕

流量検出部の上流側の吸気通路に設置された絞りは、そ
の上流側に現われる偏流が下流に影響するのを抑えるよ
うに働き、この絞りと一体になった整流格子は、該絞り
により引き起こされる空気流の乱れを整えるように働く
ので、検出特性のバラツキとＳＮ比の低下が抑えられる
。そして、このとき、絞りと整流格子とが一体化されて
いるので、流量計本体を分割する必要が無くなり、コス
トアップを抑えることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明による熱線式空気流量計について、図示の
実施例により詳細に説明する。

第■図及び第２図は本発明の一実施例で、これらの図に
おいて、■はアルミダイキャスト製のボディ（流量計本
体）で、はぼ円筒状の主空気通路ｌＡを形成すると共に
、この主空気通路ＩＡをほぼ直角に横切ってバイパス路
２が形成しである。そして、このバイパス路２は、主空
気通路ＩＡの上流側に開口部２Ａと、主空気通路ＩＡと
ほぼ平行になった部分２Ｂとを有しており、この部分２
Ｂの中に熱線抵抗素子３と感温抵抗素子４が取付けであ
る。

５は電子回路モジュールで、熱線抵抗素子３と感温抵抗
素子４が接続され、吸気流量を表わす電気信号を発生す
る働きをする。

ボディｌの上流側（第１図の下側）には、絞りとして作
用するリング部材６が取付けてあり、このリング部材６
の開口を覆うようにして、整流格子として作用するメツ
シュ部材７が設けである。

ボディ１に対する部材６の取付けは、このボディｌに形
成しである段部に部材６を当て、上流側からスナップリ
ングからなる抑え部材８を挿入することにより行われる
。なお、この抑え部材８はボディｌの内面に形成しであ
る溝に嵌まり込むようになっている。

リング部材６とメツシュ部材７の詳細を示したのが第３
図で、リング部材６はアルミ板のプレス加工で作られ、
その周辺部を折り曲げ、メツシュ部材７を挾みこんだ後
、加圧し、加締成形して一体化されている。なお、この
第３図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は断面図をそれ
ぞれ示している。

次に、この実施例の動作について説明する。

エンジンが回転すると、図示してないエアクリーナなど
を介して、ボディ１の上流側から矢印イに示すように吸
気流が現われ、リング部材６の開口にあるメツシュ部材
７を通過して、矢印口で示すようにボディ１内に流入す
る。そして、この吸気流の一部は、矢印ハで示すように
、開口部２Ａからバイパス路２内に分流し、矢印二、ホ
で示すようにバイパス路２内の通路２Ｃを通り、この通
路２Ｃの出口からボディ１の主空気通路ＩＡに合流する
。

このとき、バイパス路２内に分流した空気流が熱線抵抗
素子３と感温抵抗素子４の周囲を通過し、これにより電
子回路モジュール５から流量信号が出力され、流量計測
が得られることになる。

そして、このとき、リング部材６による絞り作用により
吸気流速分布の変化、すなわち、偏流の影響が抑えられ
、メツシュ部材７による整流作用により空気流の乱れの
影響が抑えられるのであるが、この点について以下に詳
述する。

まず、第４図、第５図に示すように、リング部材６など
からなる絞りと、メツシュ部材７などからなる整流格子
のいずれも設けられていなかったとする。そして、この
ときの偏流の状態が第４図では流速分布Ａ（矢印は流速
ベクトルを表わす）で示すようになっており、他方、第
５図では流速分布Ｂで示すようになっていたとする。な
お、このような流速分布の違いは、上流側での吸気通路
の構造や吸気流量の大きさなどにより発生することは、
上記した通りである。

いま、これらの図において、主空気通路ＩＡ内に流入し
た全空気流量をＱとする。そして、第４図の状態でバイ
パス路２内に取り込まれる空気流量をＱｌ、第５図の状
態で、同じくバイパス路２に取り込まれる空気流量をＱ
２とする。

ところで、バイパス路２内に取り込まれる空気流量は、
バイパス路２の開口部２Ａの面積ａと、この開口部２Ａ
に当る空気の流速■によって決まる。

そこで、これら第４図と第５図のいずれの場合にも全空
気流量Ｑが等しいものとした上で、両者を比較してみる
と、まず、第４図の場合には流速分布がＡで示すように
なっているので、ここでの空気流量Ｑ１は流速Ｖ１によ
るものとなり、他方、第５図の場合には流速分布Ｂにな
っていることから、この場合での空気流量Ｑ２は流速Ｖ
２によるものとなっている。

しかして、これらの図を比較してみれば明らかなように
、流速分布の違いから、全空気流量Ｑが等しいにもかか
わらず、 Ｖｌ）Ｖ２ なっており、この結果、全空気流量Ｑの検出結果に差を
生じてしまう。

このことは、熱線式空気流量計を実装したときでの、そ
の上流側における空気通路の構成、例えばエアクリーナ
の構造や取付は方向などの違いにより、吸気流量検出精
度に大きな差を生じてくることを示しており、これが従
来技術で検出誤差を、生じてしまう理由である。

次に、第６図に示すように、絞り１０をバイパス路２の
開口部２Ａの上流側に設置した場合を想定してみる。

そうすると、上流側から流入した空気流は、絞り１０を
通過して下流に流れてゆくときに、この絞り１０による
絞り込み作用を受け、この−時的な絞り込みにより偏流
がなまされてしまう。

この結果、いま、流速分布Ａで示すような偏流をもって
空気が取り込まれたとして知、この偏流Ａは絞り１０に
近ずくにつれてＣに示すようになまされ、絞り１０を通
過した後では、Ｄに示すように、主空気通路ＩＡのほぼ
中心で最大流速を示す、偏流のない流速分布をとるよう
にされる。なお、このことは、空気流入部分での流速分
布が第５図の流速分布Ｂに示すような偏流状態になって
いたときでも同じである。

第７図は起り得る偏流の最大偏差を想定して、第４図及
び第５図の絞り１０が無い場合での特性（白丸）と、第
６図の絞りｌＯを設けた場合での特性（黒丸）とを示し
たもので、横軸に全吸気流量Ｑをとり、縦軸に、流速■
ｌを基準にして、流速■２の変化を示したものである。

この第７図から明らかなように、絞り１０を設けること
により、上流側での偏流の影響を充分に抑えることが出
来るのが判る。

ところが、このように絞り１０を設けると、この絞り１
０の下流側では、この絞り１０による新たな空気流の乱
れが発生してしまい、ＳＮ比の低下をもたらしてしまう
。

そこで、本発明では、第１図の実施例に示すように、絞
りとして作用するリング状部材６の開口に、整流格子と
して作用するメツシュ部材７を一体に取付け、このメツ
シュ部材７により空気流を整流し、これによりＳＮ比の
低下を抑えるようにしたものである。

第８図は、メツシュ部材７をリング部材６に設けなかっ
たときの、全吸気流量Ｑに対するＳＮ比特性（白丸）と
、メツシュ部材７が設けられている場合、つまり第１図
の実施例の場合のＳＮ比特性（黒丸）とを、比較のため
に、並べて示したもので、メツシュ部材を設けたことに
よるＳＮ比の著しい改善を容易に理解することが出来る
。

従って、この第１図乃至第３図で説明した本発明の実施
例によれば、特性のバラツキとＳＮ比の低下とを充分に
抑え、高精度の熱線式空気流量計を容易に得ることが出
来、且つ、このとき、絞りとして作用するリング部材６
と、整流格子として作用するメツシュ部材７とが一体に
構成されているため、これらの取付けが極めて容易にな
り、さらに、ボディ１を分割することなく、リング部材
６とメツシュアの取付けが可能になり、充分なコストダ
ウンを図ることが出来る。

次に１本発明の他の実施例について説明する。

まず、第９図の実施例は、第３図の実施例におけるリン
グ状部材６をベルマウス状に形成した円錐リング状部材
６Ａとしたものであり、この部材６Ａの広い方の開口部
にメツシュ部材７を取付けたものである。

この第９図の実施例によれば、絞り作用による空気流の
乱れを最小限に抑え、メツシュ部材７による整流効果が
充分に得られるため、さらに優れた吸気流量検出特性の
バラツキ抑制効果と、良好なＳＮ比とを容易に得ること
が出来る。

第１０図も本発明の一実施例で、金属板材のプレス加工
や、プラスチック成形加工などにより、絞りとなるリン
グ部分１１と、整流格子となる格子部分１２とを完全な
一体成形物として作成したものである。

この第１０図の実施例によれば、製作工程が少なくて済
むため、さらにコストダウンが可能になる。

さらに第１１図及び第１２図も本発明の一実施例で、こ
の実施例は、メツシュ部材７を取付けるリング部材６の
開口を充分に大きくし、代わりにスナップリングからな
る抑え部材８の内径を小さくし、この抑え部材８の開口
部により絞り機能が与えられるように構成したものであ
る。

ところで、このような熱線式空気流量計では、プラスチ
ック製のボディにより構成する場合がある。そこで、こ
のボディを熱可塑性のプラスチックで作成し、絞りと整
流格子の取付けをプラスチックの可塑性を利用して行う
ようにしてもよく、このようにした本発明の一実施例を
第１３図の断面図及びその一部であるＡの部分を第１４
図に拡大図として示す。これらの図において、プラスチ
ック製のボディＩＰは、その上流側の開口端１ａが肉薄
に作成されており、ここにメツシュ部材７を一体化した
リング部材６を挿入してから、第１４図の拡大図に示す
ように、この開口端１ａを加熱軟化してから、部分１ｂ
として示すように折り曲げ、リング部材６をボディＩＰ
に取付けるのである。このとき、この折り曲げた部分１
ｂにより絞りが形成されるようにする。

従って、この第１３図及び第１４図に示す実施例によれ
ば、絞りと整流格子の取付けに特別な部品を必要とせず
、本体がプラスチック製であることと相俟って、充分に
コストダウンを得ることが出来る。

ところで、本発明の実施に際しての、リング部材６など
による絞りの程度については、以下のようにして決めれ
ばよい。すなわち、この絞りによる空気流の絞り込み量
は、それが多いほど上流側での偏流の影響は少なくなる
が、反面、圧力損失が増加してゆくし、またＳＮ比の低
下抑制効果にも影響が現われてくる。

そこで、この絞りによる空気通路の絞り込み量としては
、この熱線式空気流量計のボディがもっている最小通路
断面積とほぼ同じ面積、例えば、この最小通路断面積の
０．８〜１．２倍の範囲に定めるのが適当である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱線式空気流量計の検出素子の上流側
に、絞りと整流格子の双方を設けるようにしたので、実
装状態の違いにより吸気流に偏流が現われても、その影
響を最小限に抑え、ＳＮ比の低下も充分に対処できるた
め、高精度の吸気流量検出が可能になる上、絞りと整流
格子の双方が一体化されているので、構成の簡略化に伴
うコストダウンを充分に得ることが出来、エンジン制御
に適用して、その高性能化を充分に図ることが出来る熱
線式空気流量計をローコストで容易に提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱線式空気流量計の一実施例を示
す断面図、第２図は同じくその正面図、第３図（ａ）、
（ｂ）はリング部材とメツシュ部材の一実施例を示す正
面図と断面図、第４図、第５図、それに第６図はそれぞ
れ偏流による誤差発生の説明図、第７図及び第８図はそ
れぞれ検出特性図、第９図はリング部材とメツシュ部材
の他の一実施例を示す断面図、第１０図（ａ）、（ｂ）
はリング部材とメツシュ部材のさらに別の一実施例を示
す正面図と断面図、第１１図は本発明の他の一実施例を
示す断面図、第１２図は同じくその正面図、第１３図は
さらに本発明の別の一実施例を示す断面図、第１４図は
その一部拡大断面図である。 ｌ・・・・・・熱線式空気流量計のアルミダイキャスト
製のボディ（流量計本体）、２・・・・・・バイパス路
、３・・・・・熱線抵抗素子、４・・・・・・感温抵抗
素子、５・・・・・電子回路モジュール、６・・・・・
・絞りとして作用するリング部材、７・・・・・・整流
格子として作用するメツシュ部材、８・・・・・・スナ
ップリングからなる抑え部材。 １１＋　　図 Ｃ イ 第２ｒＭ 第３図 （０） （ｂ） 第４図 第５図 第６図 １７図 第８図 １１９図 第１０図 （ａ） 断面Ａ−Ａ ／〉／ １１１１１図 第１２図 Ａ １１３図 第１４図 手続補正書（帥） 平成２年２月　２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流量を計測すべき空気が流通する空気通路の内側周
   辺部近傍に、空気流入方向の上流側に開口した空気流入
   口を有するバイパス通路を備え、該バイパス通路内に設
   置した熱線素子により流量を計測する方式の熱線式空気
   流量計において、上記空気通路内の上記バイパス通路の
   空気流入口の上流側に、空気流調整用の整流格子と、空
   気流通面積を縮小させる絞り部材とを設けたことを特徴
   とする熱線式空気流量計。 ２、請求項１の発明において、上記絞り部材が、上記整
   流格子の保持部材で形成されていることを特徴とする熱
   線式空気流量計。 ３、請求項１の発明において、上記絞り部材が、上記整
   流格子の周辺部の格子を塞ぐことにより形成されている
   ことを特徴とする熱線式空気流量計。 ４、請求項２の発明において、上記整流格子と絞り部材
   とが一体成形されていることを特徴とする熱線式空気流
   量計。 ５、請求項４の発明において、上記整流格子と絞り部材
   が、プレス加工、エッチング加工、樹脂成形加工のいず
   れかにより作成されていることを特徴とする熱線式空気
   流量計。 ６、請求項１の発明において、上記絞り部材が、空気流
   通方向の上流側から下流側に向かって順次開口面積が縮
   小して行く形状に作られていることを特徴とする熱線式
   空気流量計。 ７、請求項６の発明において、上記絞り部材の形状がベ
   ルマウス形であることを特徴とする熱線式空気流量計。 ８、請求項１の発明において、上記絞り部材が、上記整
   流格子を取付ける部材で構成されていることを特徴とす
   る熱線式空気流量計。 ９、請求項８の発明において、上記整流格子を取付ける
   部材が、上記空気通路を構成する部材の一部で形成され
   ていることを特徴とする熱線式空気流量計。 １０、請求項１ないし９の発明のいずれかにおいて、上
   記絞り部材の最小開口面積が、上記空気通路の最小断面
   積の０．８倍ないし１．２倍の範囲にあることを特徴と
   する熱線式空気流量計。