JPH07139414A

JPH07139414A - 流量計

Info

Publication number: JPH07139414A
Application number: JP5285140A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Kihara; 則泰鬼原
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】搭載上の煩雑な制約を解消して取付性を向上
するとともに、水溜まりを防止することで特性ずれを防
止し、しかも後加工が必要なく型変更により容易に製造
可能な流量計を提供する。【構成】中央ハウジング１６０の仕切り壁１６３の外
周部で回路容器１１０の反対側に吸気通路と計測管４３
０下流側の空間を連通する水抜き穴６００が形成されて
いる。大気から分岐管４２０に導入される空気中に多く
の水分を含む場合、仕切り壁１６３の下方に集積された
水は、水抜き穴６００を通して、吸気通路内の流れによ
って生ずる負圧により吸気通路内に吸い出される。この
水抜き穴６００は、計測管４３０の下流に位置するため
空気流量計測に悪影響はなく、負圧を利用して水を吸気
通路内に吸い出すため大きさは小さくてよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流体の流量を検出する流
量計に関し、特に流体が流れる主通路内に分岐通路を形
成し、この分岐通路内を流れる流体の流量を計測する流
量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような流量計として、自動車
のエンジンに吸入される吸入空気量を検出するエアフロ
メータが知られている。例えば特開昭６０−１８５１１
８号公報に開示される「空気流量計」が知られている。
この空気流量計は、エンジンへの吸入空気が流れる吸気
通路内のほぼ中央部に円筒状の部材を支持し、この部材
内に分岐通路を形成して分岐通路内を流れる空気量を熱
式の流量計により計測している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の空気流量計のよ
うに主通路のほぼ中央に分岐通路を形成するものでは、
主通路のほぼ中央から分岐通路内へ空気を導入するた
め、分岐通路内へ主通路の流量によく対応した流量を導
入することができ、分岐通路内の流量を計測することで
主通路の流量を正確に知ることができる。また、分岐通
路の温度が主通路を流れる空気の温度に応答性よく追従
して変化するので、熱式の流量計を分岐通路内に設置す
る場合には、主通路の外側、例えばエンジンルームから
の温度の外乱を受けにくく正確な流量計測が可能であ
る。

【０００４】ところが、前記の公報に開示されるような
空気流量計では、分岐通路の出口が分岐通路を主通路内
に支持するためのステーより下流側に開口するため、こ
のステーにより生じた乱流が分岐通路の出口に作用する
おそれがある。そして、出口開口に乱流が作用すると、
分岐通路内の流れに乱れを及ぼしたり、分岐通路内に導
入される流量に変動を与えたりするばかりか、主通路の
流量と分岐通路内の流量との比率に変動を生じるおそれ
があった。

【０００５】そこで本出願人は、先の出願において、主
通路内に分岐通路を形成し支持する流量計において、特
に分岐通路出口の位置を改良することにより、この分岐
通路出口への乱流の作用を低減し正確な流量計測を可能
にする流量計を提案している。しかし、この流量計はバ
イパス経路が計測部の下流側で折返し構造となっている
ため、上流から吸入される空気に含まれた水分がこの折
返し部分に溜まりやすく、支持ピンが水に浸ることでセ
ンサ部から空気への熱伝達率が変動し、エアフロメータ
の出力特性に誤差を生じさせるおそれがあった。このた
め、この流量計を使用するにあたっては、搭載時、流量
計ボディを水平あるいは上流側下がりに取り付ける必要
があった。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、搭載上の煩雑な制約を解消して取
付性を向上するとともに、水溜まりを防止することで特
性ずれを防止し、しかも後加工が必要なく型変更により
容易に製造可能な流量計を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による流量計は、流体が流通する主通路と、前
記主通路のほぼ中央部に設けられる中央部材と、前記主
通路の壁面と前記中央部材とを連結し、前記中央部材を
前記主通路のほぼ中央に支持する支持部材と、前記中央
部材に開口し前記主通路を流れる流体の一部を導入する
導入口と、前記中央部材に形成され前記導入口から導入
された流体を流す分岐通路と、前記分岐通路内に設けら
れ、前記分岐通路内の流量を計測するセンサと、前記支
持部材の下流側端部より上流側に位置する前記中央部材
の所定部位に開口し、前記分岐通路を流れた流体を再び
前記主通路に戻す出口と、前記中央部材に形成され、前
記分岐通路から前記出口に至る通路と前記主通路とを連
通する水抜き穴と、を備えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の流量計の構成によると、主通路のほぼ
中央部に支持部材によって中央部材が支持される。そし
て、中央部材には導入口と分岐通路と出口とが形成さ
れ、分岐通路内にセンサが設けられて流体の流量が計測
される。しかも、中央部材に形成された分岐通路の出口
は、この中央部材を主通路のほぼ中央に支持する支持部
材の下流側端部より上流側に設けられるため、支持部材
の下流側に発生する流体の乱流が分岐通路の出口に作用
することが防止される。このため、分岐通路内の流れの
乱れが低減され、主通路の流量に正確に対応した流量が
分岐通路内に導入され流される。このため、分岐通路内
に設けられたセンサにより正確な流量計測が可能にな
る。

【０００９】また、分岐通路を流れた流体を分岐通路か
ら再び主通路に戻す出口に至る通路と主通路とを連通す
る水抜き穴を中央部材に設けたことにより、主通路に流
入する流体に含まれる水分を分岐通路から主通路に排出
可能である。

【００１０】

【実施例】以下、自動車のエンジンに吸入される吸入空
気量を計測する熱式の空気流量計に本発明を適用した一
実施例を図１、図２、図３および図４に基づいて説明す
る。熱式の空気流量計１には図１の左側から吸入空気が
導入され、図１の右側へ流出する。空気流量計１の上流
側開口３は図示せぬエアクリーナに挿入され、取り付け
られる。一方、下流側開口５は、空気流量計１より大径
の図示せぬ吸気ダクトに挿入され、図示せぬベルトによ
り外周から締めつけられる。

【００１１】空気流量計１は吸気通路を形成する中央円
筒部１００と上流側円筒部２００と下流側円筒部３００
とを備えている。樹脂製の中央円筒部１００の外側に
は、制御回路を収容する回路容器１１０が一体に形成さ
れ、蓋が被せられる。この回路容器１１０内には後述す
る熱式センサの制御回路が収容されている。また、図２
に示すように、中央円筒部１００の外側には、固定用の
ナット１１１、１１３がインサート成形された支持部１
１５、１１７が成形されている。中央円筒部１００の内
側は円筒状に成形され、内側へ向けて４本のリブ１２
０、１３０、１４０、１５０が一体に成形されている。
さらに、リブ１２０、１３０、１４０、１５０の先端に
は円筒状の中央ハウジング１６０が一体に成形されてい
る。図１に示すように、中央ハウジング１６０はその中
央に仕切り壁１６３を有し、仕切り壁１６３の中央には
穴１６５が開設されている。

【００１２】樹脂製の上流側円筒部２００は下流側へ向
けて徐々に内側断面積が広がる形状に形成され、上流側
端部にはベルマウス部２１０が形成され、外壁にはエア
クリーナへの取付用の段差が形成されている。そして、
上流側円筒部２００は中央円筒部１００の内側に挿入さ
れて、中央円筒部１００に固定される。樹脂製の下流側
円筒部３００は、図示せぬ吸気ダクトに挿入される直管
部３１０が形成され、中央円筒部１００の下流側端部に
固定される。下流側円筒部３００の内側は円筒状に成形
され、図２に示すように、内側へ向けて４本のリブ３２
０、３３０、３４０、３５０が一体に成形されている。
さらに、リブ３２０、３３０、３４０、３５０の先端に
は椀状の下流ハウジング３６０が一体に成形されてい
る。

【００１３】そして、４本のリブ３２０、３３０、３４
０、３５０は、中央円筒部１００から延びるリブ１２
０、１３０、１４０、１５０の下流側に位置し、図３に
示されるような断面形状に組立られる。また、図１に示
すように、椀状の下流ハウジング３６０は、中央円筒部
１００に支持される中央ハウジング１６０の下流側を閉
塞し、滑らかな砲弾型の形状に組立てられる。

【００１４】中央円筒部１００に支持される中央ハウジ
ング１６０の上流側には、砲弾型の樹脂製の上流ハウジ
ング４００が挿入され固定される。上流ハウジング４０
０の上流側中央には入口開口部４１０が開設され、上流
ハウジング４００の内側には、入口開口部４１０から下
流へ向けて直線的に延びる分岐管４２０が一体に成形さ
れている。分岐管４２０の下流側には、計測管４３０が
挿入されている。計測管４３０はステンレス製の内側管
４３３と樹脂製の外側管４３５とからなり、内側管４３
３の上流側にはベルマウスが形成され、その内径は分岐
管４２０より小径に形成されている。さらに、砲弾型の
上流ハウジング４００の外側には、周方向に沿って出口
開口部４４０、４５０が開設されている。この出口開口
部４４０、４５０は、周方向に延びるスリット状の開口
としてほぼ全周にわたり複数形成されている。また、出
口開口部４４０、４５０は上流ハウジング４００の内側
から外側に向けて下流側へ傾斜して開設されている。し
かも、上流側より下流側の壁面が下流側へ向けてより大
きく傾斜しており、空気をスムーズに流出させる。

【００１５】上流ハウジング４００は中央ハウジング１
６０の上流側に挿入され固定される。このとき、分岐管
４２０の下流端が中央ハウジング１６０の内側に放射状
に形成された板状のリブ１６７、１６９の上流側端面に
当接する。なお、図１には、放射状に設けられた板状の
４枚のリブのうちの２枚１６７、１６９が図示されてい
る。これにより、計測管４３０の下流端と中央ハウジン
グ１６０の仕切り壁１６３との間に所定の隙間が形成さ
れ、しかも、計測管４３０の下流端から計測管４３０お
よび分岐管４２０の外周側への空気通路が確保される。
そして、上流ハウジング４００と中央ハウジング１６０
と下流ハウジング３６０とで形成される中央部材は、外
形が滑らかな繭型に組立てられる。

【００１６】ここで、上流ハウジング４００の出口開口
４４０、４５０より上流の部位と上流側円筒部２００と
の間には、吸気通路の断面積が最も絞られた絞り部が形
成されており、図１の一点鎖線Ａで示す位置の流路断面
積が最も狭い。これにより、上流側開口３から流入した
空気流は、絞り部で絞られ、上流ハウジング４００の外
周に沿って均等な流れとなるように整流される。

【００１７】さらに、仕切り壁１６３の穴１６５には、
下流側からセンサ部５００が挿入され、センサ部５００
は仕切り壁１６３に固定される。センサ部５００は、円
筒状の樹脂部５１０に４本の支持ピン５２０、５３０、
５４０、５５０をインサート成形し、一端側に固定用フ
ランジ５６０を固定して形成される。上流側に突出した
支持ピン５２０、５３０、５４０、５５０は長短２種類
からなり、長い２本の支持ピン５２０、５３０の間にひ
とつのセンサ５７０が支持され、短い２本の支持ピン５
４０、５５０の間にひとつのセンサ５８０が支持され
る。センサ５７０、５８０は、セラミック製ボビンの外
周に白金線を巻き、ボビン両端のリード線と接続したも
ので、同一特性のものが用いられる。

【００１８】さらに、中央ハウジング１６０と下流ハウ
ジング３６０との間に形成される空間と、回路容器１１
０との間には、リブ１４０内を通して導電部材が配設さ
れており、この導電部材は、センサ部５００の下流側に
突出した支持ピンに図示せぬフレキシブル配線板を介し
て接続される。従って、回路容器１１０内に収容された
制御回路は、導電部材とフレキシブル配線板と支持ピン
５２０、５３０、５４０、５５０とを介してセンサ５７
０、５８０に接続される。

【００１９】上流側円筒部２００と中央円筒部１００と
下流側円筒部３００との内側に吸気通路が形成される。
そして、上流ハウジング４００と中央ハウジング１６０
と下流ハウジング３６０とにより繭型の中央部材が形成
され、この中央部材は４本のリブにより吸気通路の中央
に支持される。そして、吸入空気は主として中央部材の
外側を流れる。

【００２０】図４に示すように、中央ハウジング１６０
の仕切り壁１６３の外周部で回路容器１１０の反対側に
吸気通路と計測管４３０下流側の空間を連通する水抜き
穴６００が形成されている。水抜き穴６００を形成する
場合、中央ハウジング形成のための型構造がリブ１２
０、１３０、１４０、１５０の空気流れ軸方向の中央部
に型合わせ面をもち空気流れの上下流軸方向に分割する
ものであることに着目して、水抜き穴６００を形成しよ
うとする部分のみの型変更で切削等の後加工をすること
なく容易に設けることが可能である。水抜き穴６００の
形状は、本実施例では円形状であるが、本発明では円形
状に限るものではない。

【００２１】さらに、上流ハウジング４００と中央ハウ
ジング１６０との間には、入口開口部４１０から、分岐
管４２０、計測管４３０と仕切り壁１６３との間の隙間
を順次通り、出口開口４４０、４５０へ至る分岐通路が
形成される。従って、吸気通路を流れる空気の一部は、
入口開口部４１０から分岐管４２０内を通り、計測管４
３０に導入される。そして、仕切り壁１６３に衝突して
径方向に流れの方向を変え、さらに、出口開口４４０、
４５０へ向けて分岐管４２０の外側を通って流れる。そ
して出口開口４４０、４５０から再び吸気通路内へ流出
する。このとき、出口開口４４０、４５０近傍の吸気通
路断面積が絞られているため、吸気通路の流速が増加し
出口開口４４０、４５０近傍が負圧となって、上流ハウ
ジング４００内の空気は吸い出されて流出する。

【００２２】そして、計測管４３０の内部に位置された
センサ５７０、５８０により分岐通路内を流れる空気の
流量が計測される。ここで、一方のセンサは温度測定用
として使用され、他方のセンサは所定温度に過熱されて
その放熱量が空気流量に応じて変化する。そして、回路
容器１１０に収容された制御回路は、センサを所定温度
に過熱するために要する電力を検出し、この電力を測定
流量を示す出力信号として出力する。制御回路から出力
された出力信号は、燃料噴射量制御装置などへ供給さ
れ、燃料噴射量の演算に使用される。

【００２３】第１実施例では、大気から分岐管４２０に
導入される空気中に多くの水分を含む場合、仕切り壁１
６３の下方に集積された水は、水抜き穴６００を通し
て、吸気通路内の流れによって生ずる負圧により吸気通
路内に吸い出される。この水抜き穴６００は、計測管４
３０の下流に位置するため空気流量計測に悪影響はな
く、前述のごとく負圧を利用して水を吸気通路内に吸い
出すため大きさは小さくてよい。

【００２４】また、第１実施例によると、流量計本体の
搭載角度は、水平角から縦置き角の範囲の搭載角度にお
いて水抜きは可能であるため、流量計の搭載角度の自由
度が広げられるので、取付自由度が高められるという効
果がある。さらに第１実施例では、出口開口４４０、４
５０より上流側に絞り部Ａが形成されているため、出口
開口４４０、４５０において作用する負圧が、周方向の
全周に渡って均等に作用する。このため、上流側開口３
から流入する空気流に偏りがあっても、その偏りを整流
して出口開口４４０、４５０に作用させることができ
る。

【００２５】また、出口開口４４０、４５０には、中央
部材の表面に生じる気流の剥離も影響を与えるが、出口
開口４４０、４５０が比較的剥離の少ない中央部材の上
流寄りの位置に開口するため、底流量から高流量にわた
る広い範囲で安定した作動を得ることができる。また、
出口開口４４０、４５０はリブ１２０、１３０、１４
０、１５０より上流に開口しているため、リブの表面で
発生する気流の剥離により生じる乱流、およびリブの下
流端で生じる乱流の影響を受けることなく分岐通路から
空気を流出させることができる。

【００２６】また、出口開口４４０、４５０は上流ハウ
ジング４００の外周にほぼ全周にわたって開口している
ため、吸気通路全体の流れによる作用を受ける。このた
め、一部の乱流により分岐通路内の流量が変動すること
が防止される。以上述べたように第１実施例では、出口
開口４４０、４５０における空気の流れを乱れの少ない
状態に維持でき、吸気通路を流れる全流量と分岐通路を
流れる流量との比率を正確に所定の比率に維持すること
ができ、分岐通路内の流量を計測することで正確に吸気
通路全体の流量を検出することができる。

【００２７】さらに、出口開口４４０、４５０が砲弾状
の上流ハウジング４００の内側から外側に向けて下流側
へ傾斜して開設され、しかも、上流側より下流側の壁面
が下流側へ向けてより大きく傾斜されている。そして、
この開口４４０、４５０は上流ハウジング４００の上流
側、すなわち中央部材の外周径が下流に向かうにつれて
漸増していく拡大部に開設されている。また、この拡大
部の外周近傍に位置する上流側円筒部２００には、その
内周径が下流に向かうにつれて漸増していく漸増部が形
成されている。ここで、中央部材の拡大部は、その外周
径の漸増割合が、漸増部の内周径の漸増割合よりも小さ
くなるように形成されている。

【００２８】このような構成のもと、吸気通路の流れ
は、まず中央部材の拡大部に沿って流れるため、軸方向
に対して外形方向に向かって傾斜される。さらに、上流
側円筒部２００の漸増部によって、中央部材に沿って傾
斜された主通路の流れは、より外形方向に傾斜される。
一方、出口開口４４０、４５０から流出する流れは、開
口が下流側に向かって傾斜しているため、外径方向に向
かって傾斜された吸気通路の流れと小さな角度で合流す
ることができる。したがって、この２つの流れはスムー
ズに合流することが可能となり、２つの流れの衝突が大
幅に緩和される。このため、流れの衝突によって吸気通
路の流れが絞られて圧力損失が増大することを抑制で
き、空気流量計１での吸気抵抗を減少させることができ
る。したがって、内燃機関内へ吸入空気をスムーズに吸
入させることが可能となり、機関出力を向上させること
ができる。

【００２９】また、上流側円筒部２００の漸増部は、そ
の漸増割合が、中央部材の拡大部のそれよりも大きくな
るように形成されるため、出口開口４４０、４５０下流
側の吸気通路の面積の増化割合は、出口開口４４０、４
５０上流側のそれよりも大きい。したがって、出口開口
４４０、４５０から流出する空気が吸気通路を流れる空
気に合流したときにも、この空気流量増加分によって、
吸気通路内の流れが絞られることが防止される。このた
め、この流量増大によって流れが絞られ、圧力損失が増
大することを防止できる。したがって、内燃機関へ空気
をスムーズに吸入させることが可能となり、機関出力を
向上させることができる。

【００３０】さらに、リブ１２０、１３０、１４０、１
５０の下流側にリブ３２０、３３０、３４０、３５０
が、下流ハウジング３６０と下流円筒部３００との間に
形成されている。このリブは、直管部３１０の変形を防
止するように作用する。すなわち、このリブは、下流側
円筒部３００の直管部３１０に吸気ダクトを介してベル
トが締めつけられる際に、直管部３１０の変形を防止す
る。また、高温時に直管部３１０が、ベルトの締めつけ
力によって変形し、吸気ダクトと下流側円筒部３００と
の間に隙間ができ、この隙間から空気が流入し、これに
より、エンジン内へ余分な空気が吸入され、空燃比が薄
くなりエンジンの出力を低下させることを防止できる。

【００３１】次に本発明による第２実施例を図５に基づ
いて説明する。図５に示す第２実施例は、水抜き穴を複
数個設けてエアフロメータの回転方向の搭載度を高めた
例である。すなわち、空気流量計１０は、第１実施例の
水抜き穴６００に加え、水抜き穴６０１、６０２、６０
３を９０°おきに３か所追加して設けている。

【００３２】これにより、エアフロメータの回転方向の
搭載自由度を向上している。

【００３３】

【発明の効果】以上述べた本発明の流量計の構成および
作用によると、分岐通路の出口が支持部材の下流側端部
より上流側に開設されるため、この支持部材により生じ
る乱流の影響を受けることなく分岐通路から主通路へ流
体を流出させることができる。このため、分岐通路の流
体の流れに乱れを生じたり、流動の変動を生じたりする
ことが防止され、正確な流量計測が可能になる。

【００３４】また、分岐通路を流れた流体を分岐通路か
ら再び主通路に戻す出口に至る通路と主通路とを連通す
る水抜き穴を中央部材に設けたことにより、主通路に流
入する流体に含まれる水分を分岐通路から主通路に排出
可能であるため、センサが浸水することを防止し安定し
た流量測定を継続可能であるとともに、流量計の搭載角
度の自由度が拡大し、取付けの自由度が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による流量計を示す断面図
である。

【図２】図１のII方向矢視図である。

【図３】図２のIII-III 線断面図である。

【図４】図１のIV方向矢視図である。

【図５】本発明の第２実施例による流量計を示す断面図
である。

【符号の説明】

１空気流量計（流量計）３上流側開口５下流側開口１００中央円筒部１４０リブ（支持部材）１５０リブ（支持部材）１６０中央ハウジング２００上流側円筒部（筒体）２１０ベルマウス部３００下流側円筒部３４０リブ（支持部材）３５０リブ（支持部材）３６０下流ハウジング４００上流ハウジング４１０入口開口部４２０分岐管４３０計測管４４０出口開口４５０出口開口５００センサ部（センサ）６００水抜き穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が流通する主通路と、前記主通路のほぼ中央部に設けられる中央部材と、前記主通路の壁面と前記中央部材とを連結し、前記中央
部材を前記主通路のほぼ中央に支持する支持部材と、前記中央部材に開口し前記主通路を流れる流体の一部を
導入する導入口と、前記中央部材に形成され前記導入口から導入された流体
を流す分岐通路と、前記分岐通路内に設けられ、前記分岐通路内の流量を計
測するセンサと、前記支持部材の下流側端部より上流側に位置する前記中
央部材の所定部位に開口し、前記分岐通路を流れた流体
を再び前記主通路に戻す出口と、前記中央部材に形成され、前記分岐通路から前記出口に
至る通路と前記主通路とを連通する水抜き穴と、を備えることを特徴とする流量計。