JPH0441294Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は内燃機関に用いる吸入空気量検出装置
に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の吸気通路内に熱線風速計を配置し、
この熱線風速計によつて吸入空気量を検出するこ
とは公知である。ところが内燃機関においては燃
焼室内での燃焼時間が長くなつて吸気弁開弁時ま
で燃焼が継続すると吸気弁開弁時に吸気通路内に
吹き返した高温ガスによつて吸気通路内の燃料が
着火燃焼せしめられるという、いわゆるバツクフ
アイアを生ずる。従つて熱線風速計を吸気通路内
に配置するとバツクフアイアによる燃焼生成物に
よつて熱線が汚損され、その結果吸入空気量を正
確に検出することが困難になるという問題を生ず
る。

このような問題を解決するために吸気通路内に
大ベンチユリを形成し、大ベンチユリ上流の吸気
通路からバイパス通路を分岐してこれを大ベンチ
ユリ内に連結し、バイパス通路内に熱線風速計を
挿入してバイパス通路内を流れる吸入空気量を検
出するようにした吸入空気量検出装置が特開昭56
−77716号公報に記載されているように公知であ
る。しかしながらバイパス通路に熱線風速計を配
置すると熱線風速計の汚損は防止できるもののバ
イパス通路内を流れる吸入空気量は特に高吸入空
気量時に通路抵抗の増大るために減少し、従つて
吸入空気量を全吸入空気量域に亘つて正確に検出
することができないという問題を生ずる。従つて
この吸入空気量検出装置ではバイパス通路をその
入口に動圧が作用するように配置してバイパス通
路内を流れる吸入空気量を増大せしめるようにし
ている。

また、特開昭58−137715号公報に記載された吸
入空気量検出装置ではバイパス通路内における乱
れの発生を抑制して測定精度を向上するためにバ
イパス通路を滑らかに弯曲させるようにしてい
る。

しかしながら特開昭56−77716号公報に記載さ
れているようにバイパス通路をその入口に動圧が
作用するように配置し、或いは特開昭58−137715
号公報に記載されているようにバイパス通路を滑
らかに弯曲せしめて吸入空気量を十分に増大させ
ることはできず、従つてこれらの吸入空気量検出
装置においてバイパス通路内を流れる吸入空気量
を増大せしめるには大ベンチユリの径を小さくし
なければならない。しかしながら大ベンチユリの
径を小さくすると今度は機関高速高負荷運転時に
おける充填効率が低下し、従つて大ベンチユリの
径を小さくすることはできない。

一方、大ベンチユリ上流の吸気通路内に小ベン
チユリを配置し、この小ベンチユリ内に熱線風速
計を配置した吸入空気量検出器が特開昭57−
23818号公報に記載されているように公知である。
このように熱線風速計を小ベンチユリ内に配置す
ると熱線風速計周りを流れる吸入空気の流速を速
めることはできるが熱線風速計がバツクフアイア
による燃焼生成物によつて汚損されるという問題
を生ずる。

そこで感熱抵抗型流速検出素子がバツクフアイ
アによる燃焼生成物によつて汚染されるのを阻止
しつつ感熱抵抗型流速検出素子周りの吸入空気の
流速を増大せしめて全吸入空気量域に亘り正確に
吸入空気量を検出できるようにするために吸気通
路内に大ベンチユリを形成し、大ベンチユリ上流
の吸気通路内に吸気通路よりも小径でかつ吸気通
路の軸線方向に延びる中空円筒状の小ベンチユリ
を設けて小ベンチユリの出口を大ベンチユリ内に
配置し、小ベンチユリ上流の吸気通路と小ベンチ
ユリ内部とを連通するバイパス通路を小ベンチユ
リに併設してバツクフアイア通路内に感熱抵抗型
流速検出素子を挿入した吸入空気量検出装置が本
出願人により既に提案されている（実願昭59−
62169号参照）。

〔考案が解決しようとする問題点〕 しかしながらバイパス通路を小ベンチユリに併
設するようにした場合には従来のようにバイパス
通路を大ベンチユリに併設した場合に比べてバイ
パス通路の取回しに対する自由度が小さく、その
結果バイパス通路をその途中において鋭角に曲げ
ざるを得ないので流れ抵抗が大きくなつてしまう
という問題がある。このように流れ抵抗が大きく
なれば同一吸入空気量に対してバイパス吸入空気
量が減少するのでその分だけ検出回路の増巾率を
大きくしなければならず、検出回路の増巾率を大
きくすれば検出精度が悪化するので検出精度を高
めるためにはバイパス通路の流れ抵抗を可能な限
り小さくする必要がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために本考案によれば 吸気通路内の大ベンチユリを形成し、大ベンチ
ユリ上流の吸気通路内に吸気通路よりも小径でか
つ吸気通路の軸線方向に延びる中空円筒状の小ベ
ンチユリを設けて小ベンチユリの出口を大ベンチ
ユリ内に配置し、小ベンチユリ上流の吸気通路と
小ベンチユリ内部とを連通するバイパス通路を小
ベンチユリに併設してバイパス通路内に感熱抵抗
型流速検出素子を挿入した吸入空気量検出装置に
おいて、バイパス通路がバイパス通路流入口から
小ベンチユリの軸線とほぼ平行に延びる入口通路
部と、小ベンチユリの内壁面上に形成されたバイ
パス通路流出口に向けて小ベンチユリの外周に沿
つて延びる出口通路部とにより構成され、入口通
路部と出口通路部との連結部に入口通路部の外側
内壁面から出口通路部の底部内壁面に向けて斜め
下方に向けて延びるバイパス吸入空気案内壁を形
成すると共にバイパス通路流出口の底壁面を小ベ
ンチユリの軸線に向けて斜め下方に延びる傾斜面
に形成している。

〔実施例〕

第１図を参照すると、１は内燃機関の吸気管、
２は吸気通路、３は吸気通路２内に形成された大
ベンチユリ、４は大ベンチユリ３上流の吸気通路
２内に配置された小ベンチユリを夫々示す。小ベ
ンチユリ４は吸気通路２よりも小さな径を有して
吸気通路２の軸線上を延び、小ベンチユリ４の出
口５は大ベンチユリ３の最狭部に位置する。小ベ
ンチユリ４は小ベンチユリ４と一体形成された支
持部６を介して吸気管１の内壁面に固着される。
支持部６内には小ベンチユリ４の軸線と平行をな
して延びるバイパス通路入口通路部７が形成さ
れ、このバイパス通路入口通路部７のバイパス通
路流入口８は吸気通路２の上流に向けて開口す
る。第１図に示す実施例では、小ベンチユリ４の
入口９とバイパス通路入口通路部７の流入口８は
同一平面内に位置する。一方、小ベンチユリ４の
円筒状周壁面内には環状をなすバイパス通路出口
通路部１０が形成され、このバイパス通路出口通
路部１０は小ベンチユリ４のベンチユリ部４ａの
最狭部あるいは最狭部近傍においてベンチユリ部
４ａの内壁面上に形成されたバイパス通路流出口
１１を介してベンチユリ部４ａ内に連結される。
このように第１図に示す実施例ではバイパス通路
１２がまつすぐに延びる入口通路部７と環状をな
す出口通路部１０とにより構成され、このバイパ
ス通路１２によつて小ベンチユリ４上流の吸気通
路２と小ベンチユリ４のベンチユリ部４ａとが連
通せしめられる。

第１図に示されるように入口通路部７と出口通
路部１０の連結部１３には入口通路部７の外側内
壁面７ａから出口通路部１０の底部内壁面１０ａ
に向けて弯曲しつつ斜め下方に延びるバイパス吸
入空気案内壁１４が形成される。第１図に示す実
施例ではこの案内壁１４の縦断面形状は円弧状を
なし、この円弧の半径は入口通路部７の直径とほ
ぼ等しい。また、第３図に示すように入口通路部
７と出口通路部１０の連結部１３におけるバイパ
ス通路１２の両側壁１２ａ，１２ｂは円弧状案内
壁１４の両側からまつすぐに延びて互いに拡開
し、環状をなす出口通路部１０の円筒状外側内壁
面に接線状に連結される。従つて第３図に示され
るように入口通路部７と出口通路部１０の連結部
１３の横断面形状はやや変形した三角形状をな
す。一方、バイパス通路流出口１１は小ベンチユ
リ４の小ベンチユリ部４ａの内周面に沿つてその
ほぼ3/4周に亘つて延びており、このバイパス通
路流出口１１の底壁面１１ａは出口通路部１０の
円筒状外側内壁面から小ベンチユリ４の軸線に向
けて斜め下方に延びる傾斜面から形成されてい
る。第１図に示す実施例においてはこの傾斜底壁
面１１ａは小ベンチユリ４の軸線に対してほぼ45
度をなす。

一方、入口通路部７内には感熱抵抗型流速検出
素子２０が配置される。この検出素子２０には非
導電性断熱性材料からなる検出素子ホルダ２１に
よつて支持された流速検出用素子２２と吸気温検
出用素子２３とにより構成される。第４図はこれ
ら流速検出用素子２２と吸気温検出用素子２３の
拡大図を示す。第４図を参照すると流速検出用素
子２２は薄肉平板状の基体２４からなり、基体２
４の表面上に薄膜の加熱抵抗体R_Hと感熱抵抗体
R₂が形成される。第４図からわかるように加熱
抵抗体R_Hは吸入空気の流れ方向に対して感熱抵
抗体R₂の上流側に配置される。一方、吸気温検
出用素子２３も薄肉平板状の基体２５からなり、
基体２５の表面上には薄膜の感熱抵抗体R₁が形
成される。吸気温検出用素子２３は流速検出用素
子２２の下流側に配置され、しかも第１図に示す
ように吸気温検出用素子２３は入口通路部７の軸
線に対して直角方向において流速検出用素子２２
から間隔を隔てて配置される。

第５図は第４図に示す感熱抵抗型流速検出素子
２０の検出回路を示す。第５図を参照すると加熱
抵抗体R_Hの一端は固定抵抗R_Sを介して接地され、
加熱抵抗体R_Hの他端はトランジスタT_rのエミツ
タに接続される。また一対の半固定抵抗r₁，r₂が
設けられ、これら半固定抵抗r₁，r₂と感熱抵抗体
R₁，R₂によりブリツジ回路が形成される。半固
定抵抗r₁，r₂の接続点ＰはコンパレータＣの一方
の入力端子に接続され、感熱抵抗体R₁，R₂の接
続点ＱはコンパレータＣの他方の入力端子に接続
される。また、コンパレータＣの出力端子はトラ
ンジスタT_rのベースに接続される。感熱抵抗体
R₁，R₂は抵抗温度係数の大きな材料から形成さ
れており、感熱抵抗体R₂の温度が感熱抵抗体R₁
の温度よりも一定温度Δtだけ高いときに接続点
Ｐ，Ｑの電圧が等しくなるように感熱抵抗体R₁，
R₂、半固定抵抗r₁，r₂の抵抗値が定められてい
る。従つて感熱抵抗体R₁，R₂の温度差がΔtより
も小さくなると接続点Ｑの電圧は接続点Ｐの電圧
よりも高くなり、その結果コンパレータＣの出力
電圧は高レベルとなる。コンパレータＣの出力電
圧は高レベルになるとトランジスタT_rはオンと
なり、加熱抵抗体R_Hに電力が供給されるために
感熱抵抗体R₂の温度が上昇する。次いで感熱抵
抗体R₁，R₂の温度差がΔtに等しくなるとコンパ
レータＣの出力電圧は底レベルになり、その結果
トランジスタT_rがオフとなるために加熱抵抗体
R_Hへの電力の供給が停止される。このように加
熱抵抗体R_Hへの電力の供給を制御することによ
つて感熱抵抗体R₁，R₂の温度差Δtが一定に保持
される。

一方、直径ｄの白金線を流速ｖの流体内に配置
し、白金線を加熱したときに流体によつて持ち去
られる熱量Ｈは次のL.V.Kingの式によつて表わ
される。

Ｈ＝KT＋√2Ｔ ここでＫ：流体の熱伝導率 Cv：流体の内容比熱 ρ：流体の密度 Ｔ：白金線の温度と流体の温度との温度差 この式を本考案に適用すると温度差Ｔは感熱抵
抗体R₁，R₂の温度差Δtに等しくなる。また、感
熱抵抗体R₁，R₂温度差Δtを一定に保持するため
には流体によつて持ち去られる熱量Ｈと等しい熱
量を感熱抵抗体R₂に加えなければならず、従つ
て熱量Ｈは加熱抵抗体R_Hの発熱量i²Ｒ／Ｊに等し
くなる。ここでｉは加熱抵抗体R_Hを流れる電流
値、Ｒは加熱抵抗体R_Hの抵抗値、Ｊは熱の仕事
当量である。従つて加熱抵抗体R_Hとして抵抗温
度係数が極めて小さい抵抗を用いれば上式は次の
ように簡単に表わせる。

i²＝Ｂ√＋Ｃ ここでＢ，Ｃは流体の種類や加熱抵抗体R_Hの
抵抗値から定まる定数である。

従つてこの式から加熱抵抗体R_Hに流れる電流
を検出すれば流体の速度ｖを検出できることがわ
かる。第５図に示す実施例では抵抗R_Sの一端の
電圧を検出器Ｄにより検出することによつて加熱
抵抗体R_Hを流れる電流を検出するようにしてい
る。従つてこの検出器Ｄによりバイパス通路１２
内を流れる吸入空気の流速を計測でき、斯くして
機関シリンダ内に供給される吸入空気量を検出す
ることができる。

再び第１図を参照すると、吸入空気が吸気通路
２内を流れると大ベンチユリ３内に負圧が発生
し、同時に小ベンチユリ４のベンチユリ部４ａ内
にも負圧が発生する。ところが前述したように小
ベンチユリ４の出口５は大ベンチユリ３の最狭部
内に位置しているので大ベンチユリ３内に発生す
る最大負圧がベンチユリ部４ａ内に加わり、この
負圧が小ベンチユリ４内を流れる吸入空気流によ
つてベンチユリ部４ａ内に発生する負圧に重畳さ
れるためにベンチユリ部４ａ内には極めて大きな
負圧が発生する。従つてバイパス通路１２の流入
口８と流出口１１との圧力差が大きくなるために
バイパス通路１２内を流れる吸入空気の流速が増
大せしめられる。また、バイパス通路１２の流入
口８には動圧が作用するので吸入空気の流速が更
に増大せしめられる。更に、バイパス通路１２の
入口通路部７と出口通路部１０との連結部Ｂは直
角曲り部はせざるを得ないがこの連結部１３は直
角曲り部とせざるを得ないがこの連結部１３に円
弧状案内壁１４を設けることによつてバイパス吸
入空気流の曲り損失を低減させることができる。
また、連結部１２の両側壁１２ａ，１２ｂは円弧
状案内壁１４の両側からまつすぐに延びて出口通
路部１０の円筒状外側内壁面に接線状に連結され
ているので円弧状案内壁１４により流れ方向を偏
向せしめられたバイパス吸入空気流はまつすぐに
流出口１１周りの出口通路部１０内に流入し、斯
くして曲り損失や渦の発生を阻止できるので流れ
損失が極めて小さくなる。また、バイパス通路流
出口１１の底壁面１１ａは吸入空気流の流れ方向
に傾斜しているので流出口１１における流れ抵抗
も小さくすることができる。その結果、バイパス
通路１２内を流れる吸入空気の流速を速めること
ができるので感熱抵抗型流速検出素子２０の出力
が大きくなり、斯くして検出回路の増巾率をそれ
だけ低く抑えることができるので機関シリンダ内
に供給される吸入空気量を精度よく検出すること
ができる。また、バツクフアイアが生じても燃焼
生成物が感熱抵抗型流速検出素子２０に到達する
ことがないので感熱抵抗型流速検出素子２０が燃
焼生成物によつて汚損される危険性はない。

第６図および第７図に別の実施例を示す。この
実施例でがバイパス通路１２の入口通路部７と出
口通路部１０との連結部１３に入口通路部７の外
側内壁面７ａから出口通路部１０の底部内壁面１
０ａに向けて斜め下方にまつすぐに延びるバイパ
ス吸入空気案内壁１５が形成される。この案内壁
１５の横断面形状は円弧状をなす。この案内壁１
５は入口通路部７の垂直通路部分とほぼ等しい長
さを有しており、従つて別の云い方をすれば入口
通路部７と出口通路部１０との間に入口通路部７
から出口通路部１０に向けて傾斜しかつ入口通路
部７とほぼ等しい長さを有する中間通路部１６を
有していることになる。このような通路長の長い
中間通路部１６を設けることによつてバイパス吸
入空気流が２段階の曲り作用により90度曲げられ
ることになるので一回の曲り作用により90度曲げ
るようにした場合よりも更に流れ抵抗を低減せし
めるこができる。

〔考案の効果〕

バイパス通路の流入口と流出口との圧力差を大
きくできることに加えてバイパス通路自体の流れ
抵抗を大巾に低減することができるのでバイパス
通路内を流れる吸入空気流を増大せしめることが
できる。その結果、感熱抵抗型流速検出素子の出
力が大きくなるために検出回路の増巾率を小さく
することができる。検出回路の増巾率を小さくで
きるということは温度変化が検出回路の出力に与
える影響を無視できることを意味しており、斯く
して周囲の温度変化の影響を受けることなく吸入
空気量を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による吸入空気量検出装置の側
面断面図、第２図は第１図の−線に沿つてみ
た断面図、第３図は第１図の−線に沿つてみ
た断面図、第４図は第１図の−線に沿つてみ
た感熱抵抗型流速検出素子の拡大正面図、第５図
は検出回路図、第６図は別の実施例の側面断面
図、第７図は第６図の−線に沿つてみた断面
図である。 ２……吸気通路、３……大ベンチユリ、４……
小ベンチユリ、７……入口通路部、８……流入
口、１０……出口通路部、１１……流出口、１２
……バイパス通路、１４，１５……案内壁、２０
……感熱抵抗型流速検出素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 吸気通路内に大ベンチユリを形成し、該大ベン
   チユリ上流の吸気通路内に吸気通路よりも小径で
   かつ吸気通路の軸線方向に延びる中空円筒状の小
   ベンチユリを設けて該小ベンチユリの出口を大ベ
   ンチユリ内に配置し、該小ベンチユリ上流の吸気
   通路と小ベンチユリ内部とを連通するバイパス通
   路を小ベンチユリに併設して該バイパス通路内に
   感熱抵抗型流速検出素子を挿入した吸入空気検出
   装置において、上記バイパス通路がバイパス通路
   流入口から小ベンチユリの軸線とほぼ平行に延び
   る入口通路部と、小ベンチユリの内壁面上に形成
   されたバイパス通路流出口に向けて小ベンチユリ
   の外周に沿つて延びる出口通路部とにより構成さ
   れ、該入口通路部と出口通路部との連結部に入口
   通路部の外側内壁面から出口通路部の底部内壁面
   に向けて斜め下方に向けて延びるバイパス吸入空
   気案内壁を形成すると共にバイパス通路流出口の
   底壁面を小ベンチユリの軸線に向けて斜め下方に
   延びる傾斜面に形成した吸入空気量検出装置。