JPH05312614A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン制御用の発熱抵抗式空気流量測定装
置の精度向上や、二系統の計測や、自己診断機能や、発
熱抵抗体に不具合が生じた場合に対処可能にする。 【構成】 吸入空気通路として、ボディ１にメインパス
２及び発熱抵抗体４付きの計測用バイパス３の他に流路
バランス用のバイパス８を設ける。バイパス３，８は軸
対称に配置してある。発熱抵抗体４付きバイパス３を複
数個所に軸対称に配置するものも提案する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の移動体に係
り、特にエンジン制御用に好適な空気流量測定装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術としては特開昭５９−２０６
７１４号公報に代表される発熱抵抗式空気流量測定装置
がある。これは空気の流路にＰｔ等の材料を用いた巻線
や板状等の発熱抵抗体に電流を流し、空気の通過によっ
て発熱抵抗体の熱が奪われる量を空気流量として換算す
る方式である。

【０００３】更に特開昭６０−６６１１６号公報に開示
されるように、二連の気化器状のシステムにダブルのバ
イパスを設けて各々に熱線による計測を行っているが、
これは吸気マニホ−ルドも各々異っているもので、一胴
の吸気系に用いたものではない。

【０００４】この他にカルマン渦方式等があって、各社
で自社に適合した方式を採用しているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では各方
式共に実用され、一応の目的は達成されているが、本発
明は、更に高精度化を計るために基本的なところで改善
するものである。

【０００６】ここで、図３に示す従来の発熱抵抗式の空
気流量測定装置により、その改善すべき点を説明する。

【０００７】図３は空気流量測定装置の平面図及びその
縦断面図を示す。

【０００８】図３において、空気流量測定装置のボディ
１には、主空気通路（以下、メインパスと称する）２の
ほかに、計測用バイパス３がボディ側壁に形成してあ
る。バイパス３には、空気流量測定用の発熱抵抗体４及
び温度補償のための空気温度検出素子として感温抵抗体
６が配置してある。５は発熱抵抗体４に流れる加熱電流
を供給制御する回路モジュールである。

【０００９】このタイプの空気流量測定装置では、空気
流量（空気流速）により奪われる発熱抵抗体の熱量が空
気流量と比例関係にあるため、空気流量の変化があって
も常に特定の温度（空気温度に対し一定温度差となる温
度）となるような加熱電流を、回路モジュール５により
発熱抵抗体に供給制御するもので、この加熱電流を基に
空気通路全体の空気流量を算出する。

【００１０】図３の上面から見た図を見ても判る様に、
メインパス２の中心Ａとバイパス３を含めた中心Ｂが異
っているのが判る。この様に中心Ａ及び中心Ｂが異なる
と、バイパス３の存在により空気通路全体の流路抵抗に
偏りが生じて、特に低流量域においてバイパス３への空
気が流れが悪くなり、測定精度を低下させる原因とな
る。

【００１１】本発明は以上の点に鑑みてなされ、その主
たる目的は、上記の問題を解消して空気流量測定装置の
測定精度を向上させることにある。

【００１２】また、その他に、二系統の計測や、自己診
断機能や、発熱抵抗体に不具合が生じた場合に対処し得
る空気流量測定装置を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記主たる目的を達成す
るために、一つは、メインパスと、発熱抵抗体が配置さ
れた計測用バイパスとを備えた空気流量測定装置におい
て、前記計測用バイパス以外に流路バランスをとるため
のバイパスを配設したものを提案する（これを第１の課
題解決手段とする）。

【００１４】もう一つは、発熱抵抗体を用いて空気流量
を測定する装置において、メインパスと、発熱抵抗体付
きバイパスとを備え、前記発熱抵抗体付きバイパスを複
数個設けたものを提案する。

【００１５】

【作用】第１の課題解決手段の作用…計測用バイパスの
存在によって生じる空気通路全体の流路抵抗の偏りが流
路バランス用バイパスの存在により是正され、流路のバ
ランスをとることで、低流量域から高流量域の全域にお
いて、メインパスの空気の一部が計測用バイパスにスム
ーズに流通する。そのため、発熱抵抗体による空気流量
の測定精度を高める。

【００１６】第２の課題解決手段の作用…一計測システ
ムに発熱抵抗付きバイパスを二つ設けることで、例え
ば、その中の一つのバイパスの発熱抵抗体が低流量側、
他の一つのバイパスの発熱抵抗体が高流量側の計測を行
うような二系統以上の空気流量計測を行ったり、一つの
発熱抵抗体を計測用として、他方の発熱抵抗体を自己診
断として使用したり、或いは一のバイパスの発熱抵抗体
を計測用として使用し、この発熱抵抗体が故障により計
測不可となった場合に、残りのバイパスの発熱抵抗体を
予備として使用できる。また、発熱抵抗体付きのバイパ
スは、その配置態様を配慮することで、互いのバイパス
同士が流路バランス用として機能し第１の課題解決手段
同様の作用を期待できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１，図２及び図４
から図１２により説明する。

【００１８】まず、本発明の第１実施例を図１及び図２
により説明する。

【００１９】図１は第１実施例に係る空気流量測定装置
の縦断面図、図２はその平面図である。

【００２０】空気流量測定装置のボディ１は、ダイキャ
スト又はプラスチック等を加工して形成され、その中に
メインパス２及びメインパスの一部の空気を流通させる
バイパス３，８が配設される。バイパス３，８は、ボデ
ィ１の側壁に軸対称となるよう複数個所に配設してあり
（図１においては二ヶ所）、バイパス３内には、空気流
量測定用の発熱抵抗体４及びその下流に位置する温度補
償用（空気温度検出用）の感温抵抗体６が配置してあ
り、このような素子を備えることで、バイパス３が計測
用バイパスを構成する。

【００２１】一方、バイパス８は、空気流量測定素子を
備えず流路バランス用として使用される。このバイパス
８は、計測用バイパス３との流路バランスをとるため、
例えば通路の一部にメッシュ等を入口に設けたり、バイ
パス３よりも通路を細くする等して、計測用バイパス３
の流路抵抗と同じ或いはほゞ同等としてある。

【００２２】バイパス３，８の入口総面積に対し出口総
面積が１．０以上にしてあり、図４はこの関係を示す図
である。このようにバイパス出口を充分に確保すること
で、バイパスが複数であってもバイパス内の空気の流通
を確保し、バイパス中の脈動の発生を防止する。７はバ
イパス３，８に共通の下流パスである。

【００２３】回路モジュール５はボディ１の外壁に取付
けられ、発熱抵抗体１に流れる加熱電流を供給制御し
て、空気流量検出信号を外部に出力する機能を有する。
この空気流量のメカニズムは、既述の図３の従来例同様
であり、ここでの説明は省略する。

【００２４】本実施例の構成によれば、図２に示すよう
に、軸対称（左右対称）のバイパス３，８が存在するこ
とで、ボディ１の中心とメインパス２の中心線が一致す
る。そして、計測用バイパス３の存在によって生じる空
気通路全体の流路抵抗の偏りが、このバイパス３と軸対
称（左右対称）に配置された流路バランス用バイパス８
の存在により是正され、流路のバランスをとることで、
低流量域から高流量域の全域において、メインパスの空
気の一部が計測用バイパス３にスムーズに流通する。そ
のため、発熱抵抗体４による空気流量の測定精度を高め
る。

【００２５】本実施例では、ボディ１の計測用バイパス
３は左右のどちらか１個所に配設したものであるが、こ
れに対してバイパス８を９０°ずらした位置に同様に配
設することや２個所以上に配設してバランスをとること
も可能である。

【００２６】図５は本発明の第２の実施例に係る平面
図、図６はそのＡ−Ａ′断面図で、図中、第１実施例に
用いた符号と同一のものは同一或いは共通する要素を示
す。

【００２７】本実施例は、上面からみて１ヶ所に発熱抵
抗体４付き計測用バイパス３を配設し、３ヶ所に流路バ
ランス用のバイパス８を配設する。このバイパス８には
発熱抵抗体を配設しない。これらのバイパス３，８は２
個ずつが軸対称に配置してある。また、図７に例示する
第３実施例では、ボディ１に計測用バイパス３を１ヶ所
に、大きめの流路バランス用バイパス８を３個所に、小
さめの流路バランス用バイパス１１を４個所に、総計８
個のバイパスを配設したものである。この大小織り混ぜ
たバイパスは６ヶ所配置でもよい。

【００２８】このように、流路バランス用バイパス８の
個数及び配置を適宜設計変更することでも、第１実施例
同様の流路バランス効果を得ることができる。

【００２９】図８は本発明の第４実施例を示す縦断面図
で、本実施例では、計測用バイパス３内にベンチュリ１
２が設けてあり、同様にして、流路バランス用バイパス
８内にもベンチュリ１２を設けて、互いのバイパス８の
流路抵抗をほゞ一致させて流路バランスをとっている。

【００３０】図９は本発明の第５実施例を示す平面図、
図１０はその縦断面図である。

【００３１】本実施例においては、ボディ１にメインパ
ス２のほかに、発熱抵抗体付きのバイパス３を複数個所
（本実施例では２ヵ所）を軸対称に配置したものであ
る。これらのバイパス３のうち、一方には、発熱抵抗体
４及び温度補償用の感温抵抗体６が配置してあり、他方
には、発熱抵抗体９及び温度補償用の感温抵抗体１０が
配置してある。

【００３２】このようにすることにより、発熱抵抗体４
と９を別々に用いて二系統計測することや、一方の発熱
抵抗体９を自己診断のために用いることができ、異なっ
た計測の組み合わせを可能にする。

【００３３】例えば、発熱抵抗体４，９を計測流量域に
応じて使いわけ、全体の大部分の運転域（エンジン吸入
空気流量の中流量から高流量域）を発熱抵抗体４を用い
て計測し、アイドル等を含めた低速側の流量域（低流量
域）を発熱抵抗体９の系統にて計測・制御したり、発熱
抵抗体９を自己診断用として用いて、発熱抵抗体４が汚
れによって性能が劣化した場合や断線によって計測が不
安定になった場合に発熱抵抗体４，９の出力を比較弁別
することにより常時使用の発熱抵抗体４の経時劣化や故
障診断を行ったり、それにより、警報を出力したり、さ
らに、発熱抵抗体４，９のうちの片方を常時モニタ方式
で動作させ、非常時（断線等で計測不可能）に残りのも
のを切換える方式を採用することもできる。それらの信
号処理は、エンジン制御回路のＣＰＵにて処理すること
により可能である。

【００３４】また、本実施例のように計測用バイパス３
を左右対称に配置した場合には、互いのバイパスが流路
のバランスをとる機能をもなし、各バイパス３にスムー
ズに測定対象空気を導くことで、既述の他の実施例同様
に空気流量測定精度を向上させることができる。

【００３５】図１１に上記の発熱抵抗体の診断機能及び
予備切換機能を備えた空気流量測定装置の回路例（第６
実施例）を示す。

【００３６】図１１において、発熱抵抗体の駆動部に
は、発熱抵抗体４，９が並列に接続され、一方の発熱抵
抗体がスイッチング回路２２により切換制御され、感温
抵抗体６，１０も同様にしてある。通常は発熱抵抗体４
及び感温抵抗体６が選択される。すなわち、発熱抵抗体
４、温度補償抵抗体６、差動増幅器１７を備えた駆動部
は、エンジン吸入空気通路の空気流量の変化があって
も、発熱抵抗体４の温度が特定温度（空気温度に対し一
定温度差を保ち得る温度）となるように、発熱抵抗体４
に流れる加熱電流を供給制御する。発熱抵抗体４に流れ
る電流が電圧変換されて増幅部の差動増幅器１７により
増幅され、Ｖ−Ｆ変換部にて周波数変換されて端子出力
される。この周波数変換された信号が、エンジン制御用
のＣＰＵ２１にて空気流量信号として入力される。

【００３７】また、ＣＰＵ２１は、上記の発熱抵抗体の
出力状態を診断する機能を有し、例えばアイドル運転時
等のようにエンジンの空気流量が把握し易い状態におけ
る空気流量信号を比較弁別回路２０にて基準信号と比較
して、発熱抵抗体の経時変化を診断したり、空気流量信
号の出力状態から発熱抵抗体４の断線等の故障を診断
し、発熱抵抗体４が故障或いは経時劣化が著しい場合に
は、その旨を警報により知らせたりする。さらに本実施
例では、上記のように発熱抵抗体４に異常が生じた場合
に、スイッチング回路２２を介して、発熱抵抗体４を発
熱抵抗体９に切り換え、感温抵抗体６を感温抵抗体１０
に切り換えて予備的に使用する。

【００３８】図１２は本発明の第７実施例を示す平面図
である。

【００３９】本実施例は発熱抵抗体付きバイパス３を２
個所に、流路バランス用バイパス８を２個所に配設し、
バイパス３同士を軸対称に、バイパス８同士を軸対称に
配置したもので、本実施例によれば、第１実施例と第５
実施例における双方の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】第１の課題解決手段によれば、計測用バ
イパスのほかに流路バランス用バイパスを設けること
で、空気流量測定装置の測定精度を高めることができ
る。

【００４１】第２の課題解決手段によれば、第１の課題
解決手段の効果に加えて、二系統の計測や、自己診断機
能や、発熱抵抗体に不具合が生じた場合に対処し得る空
気流量測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す縦断面図

【図２】本発明の第１実施例を示す平面図

【図３】空気流量測定装置の従来例を示す平面図及び縦
断面図

【図４】バイパスの入口，出口面積の比を示す説明図

【図５】本発明の第２実施例を示す平面図

【図６】図５のＡ−Ａ′断面図

【図７】本発明の第３実施例を示す平面図

【図８】本発明の第４実施例を示す縦断面図

【図９】本発明の第５実施例を示す平面図

【図１０】第５実施例の縦断面図

【図１１】本発明の第６実施例を示す回路図

【図１２】本発明の第７実施例を示す平面図

【符号の説明】

１…ボディ、２…メインパス、３…計測用バイパス、４
…発熱抵抗体、５…回路モジュ−ル、６…感温抵抗体、
７…下流パス、８…流路バランス用バイパス、９…発熱
抵抗体、１０…感温抵抗体、１１…バイパス、１２…ベ
ンチュリ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主空気通路（以下、メインパスと称す
   る）と、発熱抵抗体が配置された計測用バイパスとを備
   えた空気流量測定装置において、前記計測用バイパス以
   外に流路バランスをとるためのバイパスが配設してある
   ことを特徴とする空気流量測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記計測用バイパス
   と流路バランス用バイパスの総計が偶数個であり、これ
   らのバイパスが軸対称に配置してあることを特徴とする
   空気流量測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、前記流
   路バランス用のバイパスが複数配設してあることを特徴
   とする空気流量測定装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１項
   において、前記計測用バイパスと前記流路バランス用バ
   イパスの流路抵抗を同じ或いはほゞ同等としてあること
   を特徴とする空気流量測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれか１項
   において、前記計測用バイパス内にベンチュリが設けて
   ある場合には、前記流路バランス用バイパス内にもベン
   チュリを設けることを特徴とする空気流量測定装置。
6. 【請求項６】 発熱抵抗体を用いて空気流量を測定する
   装置において、主空気通路（メインパス）と、発熱抵抗
   体付きのバイパスとを備え、前記発熱抵抗体付きのバイ
   パスが複数個設けてあることを特徴とする空気流量測定
   装置。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記複数個のバイパ
   スは軸対称に配置してあることを特徴とする空気流量測
   定装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は請求項７において、前記複
   数個の発熱抵抗体付きバイパスを用いて二系統以上で空
   気流量を測定するよう設定してあることを特徴とする空
   気流量測定装置。
9. 【請求項９】 請求項６ないし請求項８のいずれか１項
   において、前記複数個の発熱抵抗体付きバイパスのう
   ち、一つが低流量側、他の一つが高流量側の計測を行う
   よう使い分けたことを特徴とする空気流量測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項６又は請求項７において、前記
    複数個の発熱抵抗体付きバイパスのうち、一のバイパス
    の発熱抵抗体を計測用として使用し、この発熱抵抗体が
    故障により計測不可となった場合に、残りのバイパスの
    発熱抵抗体を予備として使用するよう設定してあること
    を特徴とする空気流量測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項６又は請求項７において、前記
    複数個の発熱抵抗体付きバイパスのうち、一方のバイパ
    ス通路の発熱抵抗体を計測用として、他方のバイパス通
    路の発熱抵抗体を自己診断用として使用するよう設定し
    てあることを特徴とする空気流量測定装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし請求項１１のいずれか
    １項において、前記複数個のバイパスの入口総面積に対
    し出口総面積が１．０以上にしてあることを特徴とする
    空気流量測定装置。