JPH0475385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用内燃機関の吸入空気量測定の
ための空気流量計に係り、特に熱式空気流量計に
関する。

〔従来の技術〕

空気通路にベンチユリを設け、このベンチユリ
の上流と絞り部の差圧を利用して空気の流れの一
部をバイパスし、このバイパスを流れるバイパス
流量から全体の流量を求めるように構成したバイ
パス通路を備えた熱線式空気流量計は、特開昭57
−16259号などによつて公知である。このバイパ
ス型熱線式空気流量計により脈動空気流量を測定
する場合には、熱線の応答遅れによつて測定値が
真の平均空気流量より小さくなるという問題があ
つたが、この誤差を補正するためにバイパス通路
の長さを主流通路におけるバイパス通路の分岐点
と合流部間の長さより長くすることが特開昭58−
135916号に記載されている。

第１４図、第１５図及び第１６図にこの特開昭
58−135916号によつて提案された熱線式気流量計
を示す。空気流量計１に流入した空気は、バイパ
ス通路分岐部２でバイパス通路３、主流通路４に
分岐し、合流部５で合流して第１５図上の下部に
流出する。バイパス通路３における空気の流速
は、熱線プローブ６、温度プローブ７で測定さ
れ、このバイパス通路３の空気流速信号と主流通
路４を流れる全体の空気流量との関係をあらかじ
め検定しておいて、バイパス通路３′の空気流速
信号より全体の空気流量を求めるようになつてい
る。従つて測定精度を確保するためには空気流量
が変化してもバイパス通路３と主流通路４の空気
流量の比は一定である必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術に記載されている
空気流量計はバイパス通路を流れる空気流量が主
流通路の空気流量に比べて小さいため、空気流の
淫れが生じた場合に測定精度が低下するという問
題があつた。また、主流通路の空気温度よりバイ
パス通路の空気温度が高くなり、バイパス通路の
空気は膨張して流動抵抗が大となり、バイパス通
路の空気流量は主流通路の空気流量に比べて相対
的に減少するため、上記従来技術に記載されてい
る空気流量計ではその壁が加熱あるいは冷却され
ると空気流量の測定精度が低下するという問題が
あつた。

本発明の目的は、流入する空気の温度が変化し
ても高い測定精度を維持できる空気流量計を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は内燃機関へ空気を送る吸入空気通路
の途中に設けられ、吸入空気量を測定するための
直管状の主流通路と、前記主流通路を流れる空気
にさらされるようにして前記主流通路内に配置さ
れた流量測定部材と、前記流量測定部材の内部に
形成され、前記主流通路を流れる空気流の一部が
流れるバイパス通路とを備え、前記バイパス通路
は前記主流通路のほぼ中心位置に入口を有する第
１通路と前記第１通路に続く流路であつて前記主
流通路に開口された出口を有する第２通路とによ
つて対応する前記主流通路よりも長い通路を構成
し、前記第１通路は前記バイパス通路のなかで最
も小さい断面積を有する部分に空気流量を測定す
る加熱抵抗体を有するとともに前記入口に続く前
記空気流にほぼ平行な空気通路であつて、前記第
２通路は少なくとも前記第１通路に対して直角に
屈曲し、前記主流通路の壁方向に延びた流路を有
することによつて達成される。

〔作用〕

バイパス通路を主流通路にさらされるように配
置することにより、空気流量計壁の温度による影
響を受けることなく主流通路の空気温度差に伴う
分流比変化による検出精度の低下を防ぐことがで
きる。また、バイパス通路の入口部を主流通路の
ほぼ中心位置に設けることにより、上流での遍流
の影響を受けずに安定した流速分布となる空気を
取り込むことができ、バイパス通路内の空気流の
乱れを低減できる。さらに、バイパス通路のなか
で最も小さい断面積を有する部分に空気流量を測
定する加熱抵抗体を配置しているのでその部分の
空気流速を高め、信号のバラツキを低減すること
ができる。さらに、脈動空気流の平均流量を測定
する場合、空気流量計の信号と空気流量の関係が
非線形であるため、空気流量計の信号に加熱抵抗
体の構造による応答遅れがあると、測定値が真の
値の平均空気流量より小さくなるという問題があ
るが、バイパス通路を主流通路よりも長い通路で
構成することによつて、バイパス空気流の慣性を
大きくして脈動を減衰させて加熱抵抗体の像によ
る応答遅れによる誤差を低減することができる。

〔実施例〕

以下本発明に係る空気流量計の一実施例を図面
に参照して説明する。

第１図〜第７図に本発明の一実施例を示す。こ
れらの図において第１４図、第１５図及び第１６
図に示す従来例と同一または同等部分は同一符号
にて示す。第１図及び第２図に示す如く空気流量
計１の吸気路８の内径側に形成されたベンチユリ
９の最狭部には、主流通路４の空気の流れ方向と
ほぼ直角に流量測定管１０が挿入されており、こ
の流量測定管１０の吸気路８内の一端はベンチユ
リ９の内面の一部に形成された取付穴１１に嵌合
されており、他端は鍔部１２を介してネジ１３に
より空気流量計１の外壁に固設されている。流量
測定管１０には空気取入口となるバイパス通路分
岐部２が主流通路４のほぼ中心位置に設けられて
おり、このバイパス通路分岐部２より２回ほぼ直
角に屈曲して流量測定管１０内に形成されたバイ
パス通路３を通つて空気出口となる合流部５に連
通している。バイパス通路３内には熱線プローブ
６及び温度プローブ７が設けられている。第３図
及び第４図は、それぞれ第２図のＡ−Ａ及びＢ−
Ｂ断面図でバイパス通路分岐部２、バイパス通路
３及び合流部５の位置関係を示している。

上記の通り構成された本発明の一実施例におけ
る動作を以下に説明する。

空気流量計１に流入した空気流の一部は、矢印
で示すように分岐部２よりバイパス通路３に流入
し、熱線プローブ６及び温度プローブ７を通過し
て合流部５より流出し、主流通路４の空気流と合
流する。バイパス通路３を流れる空気の流速は熱
線プローグ６によつて計測される。このときバイ
パス通路と主流通路の空気流量の比はほぼ一定で
あるので、あらかじめ主流通路４を流れる空気流
量とバイパス通路３に設けられた熱線プローブ６
の信号の関係を求めておいて、熱線プローブ６信
号より主流通路４の空気流量を求めることができ
る。第１図及び第２図に示す如くバイパス通路３
を内部に形成した流量測定管１０は、主流通路４
の空気流中におかれているので、吸気路８が外部
から加熱または冷却されても、流量測定管１０の
壁温は主流通路４の空気温度にほぼ等しい温度と
なる。従つて、バイパス通路３と主流通路４を流
る空気流量の比は、吸気路８の加熱の有無によら
ずほぼ一定となり加熱により測定誤差を生ずるこ
とはない。空気温度が20℃、吸気路８の壁温が70
℃の場合の空気流量の変化による測定誤差の変化
を実験により求めた結果を第５図に示す。従来の
空気流量計では吸気路８の壁が加熱されると、特
に低空気流量域ではバイパス通路３の空気流の温
度が上昇して膨張し、通気抵抗が増加してバイパ
ス通路３の空気流量が相対的に減少する。その結
果バイパス通路３に設けた熱線プローブ６の信号
は真の空気流量より５〜10％低い値となる。一方
本実施例による空気流量計は、上述のようにバイ
パス通路３の空気流の温度が上昇しないので誤差
は殆んどない。第６図は従来例及び本実施例によ
る空気流量計の熱プローブ６の信号のＳ／Ｎ比、
すなわちシグナルとノイズの比を実験によつて求
めた結果を示すグラフである。本実施例による空
気流量計では、バイパス通路３に流入する空気は
主流通路４の中央部の乱れの比較的少ない空気流
が流入する。一方従来例による空気流量計では、
バイパス通路分岐部２が主流通路４の端部に設け
られているので、バイパス通路３に流入する空気
は第１６図に示す如く主流通路４の空気流のうち
壁に近い乱れが比較的大きい空気流である。その
結果本実施例による空気流量計の信号の乱れは従
来例の約1/3となつている。即ち本実施例による
空気流量は信号の乱れも少ない特徴を有する。

さらに、本実施例による空気流量計の量産時の
公差を低減策として、吸気路８の一部を絞りベン
チユリ形状として、このベンチユリの最狭部の直
径を高精度の機械加工をし、さらに流量測定管１
０をこのベンチユリ最狭部に固設するようにし
た。その結果、バイパス通路３の分岐部２と合流
部５の間に、主流通路４の空気流によつて付加さ
れる圧力差のばらつきは低減する。さらに、この
付加圧力差によつて生ずるバイパス通路３内空気
流速のばらつき低減には、バイパス通路３の一部
の通路を狭めてバイパス通路３の通気抵抗を集中
させ、この集中部分を高精度機械加工にすれば良
い。さらに、熱線流速計の低速側は、自由対流の
影響で0.5ｍ／ｓ以下は測定精度が悪くなる。一
方、空気流量計１の主流通路４の通気抵抗はエン
ジンの全開性能の点から小さい事が要求され、主
流通路４の通路断面積は大きくする必要がある。
その結果、バイパス通路３の入口部であるバイパ
ス分岐部２の空気流速は低下し、熱線プローブ６
の部分の空気流速は低下しがちである。従つて、
バイパス通路３の空気流速のばらつき低減と、熱
線プローブ部６の空気流速を高めるには、バイパ
ス通路３のうち、プローブ装置通路（第１通路）
１４の通路断面積をバイパス通路の他の部分の通
路（第２通路）１５，１６，１７の通路断面積の
８割以下にすれば、機械による高精度加工の容易
なプローブ通路１４の通気抵抗によりバイパス空
気流量を決定することができ、しかも熱線プロー
ブ６が装着される通路は、他のバイパス通路中最
狭になつているので、バイパス通路のうちの最大
空気流速とならしめることができる。

第７図は本発明の他の実施例を示す縦断面図
で、第８図、第９図はそれぞれ第７図のＡ−Ａ，
Ｂ−Ｂ断面図である。この実施例は円筒状の吸気
路８に流量測定管１０を挿入した例を示したもの
である。吸気路８に流量測定管１０を挿入するこ
とにより吸気路８の空気通路断面積を減少し、空
気流は加速される結果、バイパス通路３出口の分
流部５に負圧を発生する。かつ、バイパス通路３
入口の分岐部２には空気流量計１に流入する空気
流の動圧が作用する結果、バイパス通路３内の空
気流速は第１図、第２図に示す実施例の場合とほ
ぼ同程度になる。第１０図は第１図に示した実施
例に対応した空気流量計の平面図である。この第
１０図に示す実施例では、主流通路のほぼ中心位
置にバイパス通路の入口部であるバイパス通路分
岐部２を設けてはいるが、その位置を第１図に示
した実施例より少し吸気路８の壁側に寄せたもの
である。

第１１図は第１図及び第２図に示す実施例によ
る空気流量計と燃料噴射弁を組合せた単点燃料噴
射用のチヤンバ１９の構成を示す平面図であり、
第１２図は第１１図の縦断面図である。流量測定
管１０の下流に燃料噴射弁２０、絞り弁２１を設
けたもので、燃料噴射弁２０からの燃料の霧化促
進のために、圧電素子２２、ホーン２３及びリン
グ２４を備えたものである。単点燃料噴射用チヤ
ンバ１９は第１２図に示す高さＨが装着上制限さ
れるので、噴射弁は横向きとし、しかも横向きで
は噴射弁から噴出した燃料はチヤンバ１９の対向
壁に衝突付着しやすいので、圧電素子２２による
振動微粒化させるリング２４と流量測定管１０の
間の、第１２図及び第１３図に示す寸法Ｔが置き
い場合には、噴射弁２０から噴射した燃料粒子の
軌路は第１３図に破線で示すように、空気流のリ
ング２４に衝突せずにそのまま下方に流れる。一
方第１２図に示す寸法Ｔが小さい場合には、空気
流は流量測定管１０によりさえぎられるので、噴
射弁２０から噴射された燃料は、リング２４に衝
突し振動微粒化される。従つて流量測定管１０と
リング２４の間の寸法Ｔは小さく、すなわち流量
測定管１０と微細化用リング２４は近接して設け
る必要がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バイパス通路を主流通路にさ
らされるように配置することにより、主流通路の
空気温度差に伴う分流比変化による検出精度の低
下の防止と、バイパス通路の入口部を主流通路の
ほぼ中心位置に設けることにより、バイパス通路
内の空気流の乱れの低減と、バイパス通路のなか
で最も小さい断面積を有する部分に空気流量を測
定する加熱抵抗体を配置することにより、空気流
量計の信号のバラツキが低減と、バイパス通路を
主流通路よりも長い通路で構成することにより、
脈動空気流の平均流量を測定する場合の加熱抵抗
体の構造による応答遅れによる誤差の低減を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る空気流量計の一実施例を
示す平面図、第２図は第１図の縦断面図、第３
図、第４図はそれぞれ第２図のＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ断
面図、第５図は本実施例と従来例による空気流量
計壁を加熱したときの、空気流量と測定誤差の関
係を示すグラフ、第６図は本実施例と従来例によ
る空気流量計の空気流量とＳ／Ｎ比の関係を示す
グラフ、第７図は本発明の他の実施例を示す縦断
面図、第８図、第９図はそれぞれ第７図のＡ−
Ａ，Ｂ−Ｂ断面図、第１０図は第１図に示したバ
イパス通路分岐部を異ならせた空気流量計の平面
図、第１１図は第１図、第２図に示す本発明の一
実施例と燃料噴射弁を組み合わせた状態を示す平
面図、第１２図は第１１図の縦断面図、第１３図
は第１２図に示すリング２４と流量測定管１０の
間の距離による噴射弁２０からの燃料のリング２
４への衝突状態を示す概略図、第１４図は従来の
熱線式空気流量計を示す平面図、第１５図は第１
４図の縦断面図、第１６図は第１５図のＡ−Ａ断
面における空気流速分布を示すグラフである。 １……空気流量計、２……バイパス通路分岐
部、３……バイパス通路、４……主流通路、５…
…合流部、６……熱線プローブ、７……温度プロ
ーブ、８……吸気路、９……ベンチユリ、１０…
…流量測定管、１４……プローブ通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関へ空気を送る吸入空気通路の途中に
   設けられ、吸入空気量を測定するための直管状の
   主流通路と、前記主流通路を流れる空気にさらさ
   れるようにして前記主流通路内に配置された流量
   測定部材と、前記流量測定部材の内部に形成さ
   れ、前記主流通路を流れる空気流の一部が流れる
   バイパス通路とを備え、前記バイパス通路は前記
   主流通路のほぼ中心位置に入口を有する第１通路
   と前記第１通路に続く流路であつて前記主流通路
   に開口された出口を有する第２通路とによつて対
   応する前記主流通路よりも長い通路を構成し、前
   記第１通路は前記バイパス通路のなかで最も小さ
   い断面積を有する部分に空気流量を測定する加熱
   抵抗体を有するとともに前記入口に続く前記空気
   流にほぼ平行な空気通路であつて、前記第２通路
   は少なくとも前記第１通路に対して直角に屈曲
   し、前記主流通路の壁方向に延びた流路を有する
   ことを特徴とする空気流量計。