JPH08297039A - 発熱抵抗式空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内燃機関の吸気通路への装着性に優れ、高精度
な空気流量の計測が可能な副通路部と回路部を一体化し
た発熱抵抗式空気流量測定装置を提供する。 【構成】副通路の出入口間の主通路の主流方向の長さに
対して、副通路の全長が十分長くなる副通路を、その外
形が略球形あるいは略卵形の副通路構成部材内に形成し
た。また、主流と平行で発熱抵抗体を配した第一の流路
と第一の流路の外周に設けた第二の流路により、副通路
構成部材の外形は小さくともその内部に長い副通路を構
成できる形状とした。 【効果】定常流から脈動流まで高精度に空気流量の計測
が行える発熱抵抗式空気流量測定装置の吸気通路への装
着を容易にするとともに、吸気通路の取付部形状を複雑
にする必要がなく装着取付誤差による精度悪化を低減し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸入空気流
量測定装置に係り、特に自動車のエンジンに吸入される
空気流量を測定するのに適する発熱抵抗式空気流量測定
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に最も近い公知例として、特許公
報平4−75385号記載の空気流量計があり、副通路の出入
口間の主通路主流方向に対する長さに対して副通路の全
長を長くとり、副通路構成部材と回路部を一体化した技
術については公知である。

【０００３】しかし、前記公知例では、空気流量計の主
通路への装着性，主通路の構成の簡略化，取付誤差によ
る精度の悪化について十分には考慮されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発熱抵抗式
空気流量測定装置の最大の課題である内燃機関のシステ
ムコストの低減を達成するために、回路部と副通路部を
一体化し発熱抵抗式空気流量測定装置のほとんどの機能
を持たせたモジュールを発熱抵抗式空気流量測定装置の
精度を損なうことなしに吸気系構成部品に容易に装着可
能とするものである。このため、下記の課題を解決する
必要がある。

【０００５】（１）副通路構成部材の外形が小さく、副
通路を挿入するための主通路壁の穴を小さくでき、主通
路内への配置が容易であること。

【０００６】（２）副通路及び支持部による主通路の流
れの乱れを低減するとともに、主通路の内径を大きくし
なくとも圧力損失を低く抑えることができること。

【０００７】（３）副通路の出入口間の主通路主流方向
の長さに対して、副通路の全長を十分長くし、また、副
通路を空気が安定して流入すること。

【０００８】（４）モジュールの主通路への取付誤差に
よる流量測定精度の悪化が少ないこと。

【０００９】

【課題を解決するための手段】回路部と副通路部を一体
化したモジュールを流量測定精度の悪化を防止し、主通
路へ容易に装着可能とした発熱抵抗式空気流量測定装置
を得るため、副通路構成部材及び支持部を下記の形状と
した。

【００１０】（１）副通路構成部材の外形を球形あるい
は卵形とした。

【００１１】（２）副通路の入口を主流と垂直な面に、
出口を主流とほぼ平行に開口し、副通路を主流と平行で
内部に発熱抵抗体が配置される流路と、その流路の外周
方向に形成される流路とにより構成した。

【００１２】（３）副通路構成部材を回路部と接続固定
する支持部に発熱抵抗体と回路を電気的に接続するため
のリードを内装し、副通路構成部材の投影面積内に収ま
る大きさにした。

【００１３】（４）支持部の断面外形は円形，楕円形あ
るいは流線形とした。

【００１４】

【作用】副通路構成部材の外形を球形あるいは卵形とす
れば、 （１）主通路壁に設ける副通路挿入穴を形成の容易な円
形あるいは楕円形にできる。

【００１５】（２）主通路内に副通路構成部材が配置さ
れても、副通路構成部材の外形に主流と垂直な面や角が
ないため、主流の乱れの発生を低減でき、また、副通路
構成部材による圧力損失の増大を防止できる。

【００１６】（３）回路部と副通路を一体化したモジュ
ールの主通路への取付角度が多少傾いても、主通路の通
気面積の変化が小さいため、流量測定精度の悪化を防止
できる。

【００１７】また、副通路の入口を主流方向と垂直な面
に開口し、発熱抵抗体を主流と平行な第一の流路に配置
し、第二の流路を第一の流路の外側に形成し、その出口
を主流とほぼ平行に形成するのは、 （１）副通路構成部材の内部に比較的長い副通路をコン
パクトに形成できる。 （２）発熱抵抗体を副通路内の流れの乱れの少ない部分
に容易に設置できる。 （３）副通路の入口には主流の動圧が生じ、出口には負
圧が生じること、さらに副通路構成部材の外形を球形あ
るいは卵形とすれば、主通路が面積変化のない直管で
も、副通路部の外形により入口面の主通路通気面積に比
べて出口面の主通路通気面積が小さくなるため、出口面
の主流の流速が速くなり、出入口間の静圧差ができるこ
とにより、副通路の出入口間の圧力差が大きくなり、副
通路に空気が流入しやすく、安定した流れが得られる。

【００１８】（４）出口が流れの乱れの少ない主通路の
主流と平行な面に開口できる。さらに副通路構成部材の
外形を球形あるいは卵形とすれば、出口上流は剥離流な
どによる乱れが生じにくい球面形であるため主流との合
流がスムーズになる。

【００１９】さらに、第二の流路が下流側から上流側に
戻る流路となっているのは、 （１）副通路構成部材の外形を大きくせずに、また略球
形あるいは、略卵形の外形内により長い副通路をコンパ
クトに形成できる。

【００２０】（２）副通路の出入口間の主流方向の間隔
が短くなるため、より主流路長さと副通路全長の比が大
きくなり、脈動流下においての計測精度の向上が図れ
る。

【００２１】同様に、支持部の断面外形を副通路部の外
形の投影面積内に含まれる大きさとし、その形状を円
形，楕円形あるいは流線形としているのは、 （１）主通路壁に設ける挿入穴を最小に抑えられる。

【００２２】（２）支持部による圧力損失の増大を防止
できる。

【００２３】（３）支持部による副通路外壁面の流れの
乱れを低減できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１１により
説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施例の横断面図であ
り、図２はその左側から見た外観図、図３はＩ−Ｉ断面
図、図４はII−II断面図である。

【００２６】発熱抵抗体１と感温抵抗体２はリードター
ミナル１３に固定され、電子回路８と電気的に接続して
いる。副流路３は、リードターミナル１３を保持する支
持部材１９に上流側副通路構成部材４０１と下流側副通
路構成部材４０２を固定することにより完成され、主流
路５の主流の流れ方向１７に対して垂直な面に開口した
副通路入口３０１と、主流の流れ方向１７と平行で内部
に発熱抵抗体１が配置される第一の流路３０２，発熱抵
抗体１の下流で第一の流路３０２の外周方向に開口し副
通路内の流れを迂回する曲がり部３０３，第一の流路３
０２の支持部材付近を除く外側ほぼ全周を主流の流れ方
向１７とは反対方向に流れる第二の流路３０４、及び副
通路構成部材の外壁面で主流方向とほぼ平行な面に開口
する副通路出口３０５からなる。また、副通路部４００
全体の外形は、支持部を除き略球形に形成されている。

【００２７】電子回路８は、ベース部材７上に固定さ
れ、コネクタ１１を一体化した回路ハウジング９とカバ
ー１０に内装保護されている。これらよりなる回路部８
００と副通路部４００を接続固定する支持部６００は、
発熱抵抗体１と感温抵抗体２を溶接固定し、その反対が
ワイヤ２２により回路と電気的に接続されるリードター
ミナル１３と、リードターミナル１３を内装保持し、ベ
ース部材７と一体固定された支持部材１９及び、支持部
材１９に固定される副通路構成部材４０１，402の支持
部よりなり、その断面外形は副通路部４００の断面外形
に含まれる大きさの円形に形成されている。

【００２８】従って、回路部８００と副通路部４００は
一体のモジュールとなっており、これを内燃機関の吸気
通路の一部となる流量計ボディ６に設けた挿入穴１４よ
り副通路部４００を主流路５の内部に位置するように差
し込み、回路部８００をネジ１８にて流量計ボディ６の
回路の取付固定部１５に固定している。この際、挿入穴
１４は支持部材１９に装着されたＯリング２０によりシ
ールされる。流量計ボディ６はその入口部に整流格子２
１と取付フランジ１２を有し、他の吸気通路構成部品と
連結される。

【００２９】前記実施例は、発熱抵抗式空気流量測定装
置専用の主通路構成部材として流量計ボディ６を設けた
場合のものであるが、次に特別に流量計ボディを設けず
に、既存の吸気通路構成部品を変更して発熱抵抗式空気
流量測定装置の主通路としたときの構成を基に他の実施
例を説明する。

【００３０】図５は、スロットルボディに一体化した本
発明の一実施例を示す横断面図であり、図６はその左側
から見た外観図、図７はIII−III断面図である。

【００３１】スロットルボディ２４は、吸入空気の流量
を制御するスロットルバルブ２３を有する内燃機関の吸
気通路であり、スロットルバルブ２３の上流に本発明の
発熱抵抗式空気流量測定装置が装着される。回路部８０
０及び支持部６００は前記第一の実施例と同様の構成を
示すためここでの説明は省略し、本発明のポイントとな
る副通路部４００の形状を主に説明する。

【００３２】副流路３は、主流の流れ方向１７と垂直な
面に開口した副通路入口３０１と主流と平行な第一の流
路３０２，その第一の流路３０２の下流端で回路基板８
とほぼ平行な方向に両側に開口した曲がり部３０３，第
一の流路３０２の外周を約１／４周周回しながら、曲が
り部３０３から上流側へ戻る二対の第二の流路３０４、
及び主流の流れ方向１７とほぼ平行に開口した２つの副
通路出口３０５から構成される流路であり、副通路構成
部材４０１に第一の流路３０２とその下流端の曲がり部
３０３を形成するための切り欠き、及び第一の流路３０
２の外周に斜めに形成された二対の溝と、その溝の終点
で副通路出口３０５を形成するための切り欠きを形成
し、副通路構成部材４０１の下流側に第一の流路３０
２，曲がり部３０３の切り欠き、二対の溝部及び出口３
０５の切り欠きの開口側を覆うカバー４０２を固定する
ことにより形成される。この副通路構成部材４０１にカ
バー４０２を固定した副通路部４００の外形は、支持部
６００を除いて略卵形となっている。なお、本実施例で
は、発熱抵抗体１と感温抵抗体２はひとつの板状の小形
基板上に薄膜形成されたものを示した。

【００３３】図８にエアクリーナに一体化した本発明の
一実施例の横断面図を、図９にそのIV−IV断面拡大図
を、図１０にＶ−Ｖ断面図を示す。

【００３４】エアクリ−ナは、内燃機関の空気取込口と
なる導入ダクト２５を有する上流側ケース部材２６と、
吸気ダクト３０とエアクリーナを接続するための接続ダ
クト２８を有する下流側ケース部材２７で空気中のダク
トを除去するためのフィルタ２９をはさみ込んだ構成と
なっている。接続ダクト２８には、発熱抵抗式空気流量
測定装置の副通路部を空気通路中に差し込むための挿入
穴１４が設けられており、また回路部を外壁面に固定す
る取付固定部１５がある。

【００３５】副通路部４００は、半卵形の外形を有する
２つの副通路構成部材４０１と402を支持部材１９に固
定することにより略卵形外形の副通路を形成するもの
で、上流側副通路構成部材４０１には、副通路入口３０
１及び主流の流れ方向１７と平行な第一の流路３０２の
上流側半分，第一の流路３０２の外周側の第二の流路３
０４の半分及び副通路出口３０５が形成され、下流側副
通路構成部材４０２には、第一の流路３０２の下流側半
分，曲がり部３０３及び第一の流路３０２の外周側の第
二の流路３０４の半分が形成され、両者を支持部材１９
をはさみ込むように固定することで副流路３が完成す
る。

【００３６】最後に、図１１により、本発明を使用した
内燃機関の制御システムの一実施例を説明する。

【００３７】エアクリーナ１００から吸入された吸入空
気１０１は、発熱抵抗式空気流量測定装置のボディ１０
２，吸気ダクト１０３，スロットルボディ１０４及び燃
料が供給されるインジェクタ１０５を備えたマニホール
ド１０６を経て、エンジンシリンダ１０７に吸入され
る。一方エンジンシリンダで発生したガス１０８は排気
マニホールド１０９を経て排出される。

【００３８】発熱抵抗式空気流量計の回路モジュール１
１０から出力される空気流量信号，スロットル角度セン
サ１１１から出力されるスロットルバルブ開度信号，排
気マニホールド１０９に設けられた酸素濃度計１１２か
ら出力される酸素濃度信号及びエンジン回転速度計１１
３から出力される回転速度信号を入力するコントロール
ユニット１１４はこれらの信号を演算して最適な燃料噴
射量とアイドルエアコントロールバルブ開度を求め、そ
の値を前記インジェクタ１０５及びアイドルエアコント
ロールバルブ１１５を制御する。

【００３９】

【発明の効果】定常流から脈動流まで高精度に空気流量
が行える曲がり部を有する副通路を回路部と一体化した
発熱抵抗式空気流量測定装置の吸気通路への取付性をよ
り容易にするとともに、吸気通路の取付部の形状を複雑
にする必要がなく、装着取付誤差による精度悪化を大幅
に低減した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す発熱抵抗式空気流量測
定装置の横断面図。

【図２】図１を左側から見た外観図。

【図３】図２のＩ−Ｉ断面図。

【図４】図２のII−II断面図。

【図５】本発明の一実施例を示すスロットルボディ一体
形発熱抵抗式空気流量測定装置の横断面図。

【図６】図５の左側から見た外観図。

【図７】図５のIII−III断面図。

【図８】本発明の一実施例を示すエアクリーナ一体形発
熱抵抗式空気流量測定装置の横断面図。

【図９】図８のIV−IV断面拡大図。

【図１０】図９のＶ−Ｖ断面図。

【図１１】本発明を用いた内燃機関の制御システムの一
実施例を示すシステム図。

【符号の説明】

１…発熱抵抗体、２…感温抵抗体、３…副流路、４…副
流路構成部材、５…主流路、６…流量計ボディ、７…ベ
ース部材、８…電子回路、９…回路ハウジング、１０…
カバー、１１…コネクタ、１２…取付フランジ、１３…
ターミナル、１４…挿入穴、１５…取付固定部、１７…
流れ方向、１８…ネジ、１９…支持部材、２０…Ｏリン
グ、２１…整流格子、２２…ワイヤ、２３…バルブ、２
４…スロットルボディ、２５…導入ダクト、２６…上流
側ケース部材、２７…下流側ケース部材、２８…接続ダ
クト、２９…フィルタ、３０…吸気ダクト、１００…エ
アクリーナ、１０１…吸入空気、１０２…発熱抵抗式空
気流量測定装置、１０３…吸気ダクト、１０４…スロッ
トルボディ、１０５…インジェクタ、１０６…マニホー
ルド、１０７…エンジンシリンダ、１０８…ガス、１０
９…排気マニホールド、１１０…回路モジュール、１１
１…スロットル角度センサ、１１２…酸素濃度計、１１
３…回転速度計、１１４…コントロールユニット、１１
５…アイドルコントロールバルブ、３０１…副通路入
口、３０２…第一の流路、３０３…曲がり部、３０４…
第二の流路、３０５…副通路出口、４００…副通路部、
４０１…副通路構成部材、４０２…副通路構成部材，副
通路カバー、６００…支持部、８００…回路部。

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 孝行 茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニア リング株式会社内 (72)発明者 小林 千尋 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 平山 宏 茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニア リング株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に発熱抵抗体が配置され少なくともひ
   とつの曲がり部を有する副通路と、前記発熱抵抗体と電
   気的に接続され空気流量に対応した信号を出力する電子
   回路とを一体化し、内燃機関の吸気通路の一部となる主
   通路内に前記副通路が位置するように取り付けてなる発
   熱抵抗式空気流量測定装置において、前記副通路構成部
   の外形が、前記電子回路部と接続固定されるための支持
   部を除いて、略球形あるいは略卵形であることを特徴と
   する発熱抵抗式空気流量測定装置。
2. 【請求項２】内部に発熱抵抗体が配置され少なくともひ
   とつの曲がり部を有する副通路と、前記発熱抵抗体と電
   気的に接続され空気流量に対応した信号を出力する電子
   回路とを一体化し、内燃機関の吸気通路の一部となる主
   通路内に前記副通路が位置するように取り付けてなる発
   熱抵抗式空気流量測定装置において、前記主通路の主流
   方向と垂直な面に開口した副通路入口と、それに続く内
   部に発熱抵抗体が配置された主流方向と平行な流路であ
   り、前記発熱抵抗体の下流で主流方向とほぼ垂直方向に
   開口した第一の流路と、前記第一の流路の外側に形成さ
   れ、前記第一の流路の下流開口部とつながる第二の通路
   と、前記第一の流路と第二の流路を形成する構造体の主
   流とほぼ平行な外壁面に形成された前記第二の流路の開
   口部とからなる副通路を有することを特徴とする発熱抵
   抗式空気流量測定装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記主通路の主流方向
   と垂直な面に開口した副通路入口と、それに続く内部に
   発熱抵抗体が配置された主流方向と平行な流路であり、
   前記発熱抵抗体の下流で主流方向とほぼ垂直方向に開口
   した第一の流路と、前記第一の流路の外側に形成され、
   前記第一の流路の下流開口部とつながる第二の通路と、
   前記第一の流路と第二の流路を形成する構造体の球面状
   壁面の主流とほぼ平行な面に形成された前記第二の流路
   の開口部とからなる副通路を有することを特徴とする発
   熱抵抗式空気流量測定装置。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３において、前記第
   二の流路は主通路の主流の下流側から上流側に戻る流路
   となっていることを特徴とする発熱式空気流量測定装
   置。
5. 【請求項５】請求項２または請求項３において、前記第
   一の流路の下流開口部はほぼ全周開口しており、前記第
   二の流路は第一の流路の外側ほぼ全周を主流の下流から
   上流に流れる二重管路状の流路であり、第二の流路の主
   通路への開口部も副通路構成部材のほぼ全周に開口して
   いることを特徴とする発熱抵抗式空気流量測定装置。
6. 【請求項６】請求項２または請求項３において、前記第
   二の流路は前記第一の流路の外側を周回するように形成
   されていることを特徴とする発熱抵抗式空気流量測定装
   置。
7. 【請求項７】請求項６において、前記第二の流路は前記
   第一の流路の外側を周回しながら主流の下流から上流に
   戻る流路となっていることを特徴とする発熱抵抗式空気
   流量測定装置。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項７のいずれか一項に
   おいて、前記発熱抵抗体と前記電子回路を電気的に接続
   するためのリード材を内装し、前記副通路部を前記電子
   回路部と接続固定する支持部は、その断面外形が前記副
   通路部材の断面外形の投影面積内に含まれる大きさとし
   ていることを特徴とする発熱抵抗式空気流量測定装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし請求項８のいずれか一項に
   おいて、前記支持部の断面外形を円形，楕円形あるいは
   流線形としていることを特徴とする発熱抵抗式空気流量
   測定装置。
10. 【請求項１０】請求項１ないし請求項９のいずれか一項
    記載の発熱抵抗式空気流量測定装置を、内燃機関の吸気
    通路を構成する主通路とその外壁面に、前記副通路構成
    部材を挿入するための穴と、回路部の取付固定部が設け
    られている発熱抵抗式空気流量測定装置専用の流量計ボ
    ディへ、副通路部が主通路内に位置するように前記挿入
    穴より差し込み回路部を主通路外壁面に固定して主通路
    と一体化していることを特徴とする発熱抵抗式空気流量
    測定装置。
11. 【請求項１１】請求項１ないし請求項９のいずれか一項
    記載の発熱抵抗式空気流量測定装置を取り付けるため
    の、副通路挿入穴，回路部固定部を有するエアクリー
    ナ，スロットルボディ等の吸気通路構成部品。
12. 【請求項１２】請求項１ないし請求項１０のいずれか一
    項記載の発熱抵抗式空気流量測定装置を用いた内燃機関
    の制御システム。