JPH11183217A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】通路８中に発熱抵抗体１及び感温抵抗素子３が
設置される構造を有する空気流量測定装置において、発
熱抵抗体１及び感温抵抗体素子を保持する機能を兼ねた
ターミナルピン５を保持するホルダをプラスチックで形
成する場合に発生する幾何学的寸法のばらつきに起因す
る測定精度低下等の問題点を解決する。 【解決手段】ターミナルピン５を埋設するホルダを熱膨
張係数に異方性のない絶縁部材で形成することにより、
温度変化時もホルダ部材が一様な膨張収縮を行うため、
ターミナルピン５の幾何学的位置もリニアに変位し、独
立した変位を示すことがないため、発熱抵抗体１及び感
温抵抗体素子３の位置関係も一定に保たれ、空気流量測
定精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に内燃機関に吸
入される空気の流量を測定する空気流量計の空気流量測
定精度向上を図るための空気流量計構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術は、特開平5−157604 号公報に
開示するような、ターミナルホルダを中空部を有する中
空体構造とすることにより熱影響を阻止し空気流量測定
精度向上を図る構造としていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術に記載のターミナル固定構造は、現在の一般的
な成形方法では中空部分を形成することは困難である。
またターミナルホルダの上下部をプラスチックで固定し
ているため、ターミナルホルダは両端支持ばりとなり振
動が発生した場合、応力が上下点に応力集中してしまい
プラスチックに亀裂が発生する恐れが生じる。また共振
点が低下することが懸念され発熱抵抗体及び感温抵抗体
に悪影響を及ぼす構造である。

【０００４】更に、ターミナルホルダをインサートし保
持するためのプラスチックホルダは、ボディに組み込み
易い形状に外形を形成するため、その多くは射出成形さ
れる場合が大半であり、ホルダを成形する部材には、エ
ンジニアリングプラスチックが用いられる。このエンジ
ニアリングプラスチックは縦方向と横方向での熱膨張係
数が異なる特徴を有しており、成形後のホルダに温度変
化が生じた場合、ターミナルピンはホルダを形成するプ
ラスチック部材の有する熱膨張係数の異方性のため、タ
ーミナルピンの幾何的寸法やターミナルピン自身の歪み
の原因となる。この幾何的寸法ばらつきは空気流量測定
精度に悪影響を及ぼすことは明確である。

【０００５】本発明は、空気流量測定装置の精度向上を
図る手段としてターミナルを中空構造することにより起
因する問題点を解決しかつ、更なる精度向上を図ること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のターミナルピンの保持構造はターミナルピン全体を
プラスチック等の絶縁部材で形成する際、その熱膨張係
数に異方性のない部材で成形することにより達成され
る。空気流量測定装置の精度向上には発熱抵抗体及び感
温抵抗体との位置関係を正確に定義することが重要であ
るが、前記発熱抵抗体及び感温抵抗体を空気通路中に固
定するのは駆動回路と電気的に接続されるターミナルピ
ンであり、常にその位置関係を一定に保つことが精度向
上の重要なポイントである。

【０００７】しかしながら、ターミナルをインサートし
ているホルダ部材の熱膨張係数に異方性がある場合、温
度変化時にターミナルはそれぞれ個別の膨張収縮を行う
ことになり、その変位量も個々のターミナルピンで異な
る現象が発生する。本発明の特徴はターミナルピンをイ
ンサートするホルダ部材に熱膨張係数に異方性のない材
料を用いることにある。熱膨張係数に異方性のない材料
を用いることで、温度変化時もターミナルをインサート
するホルダ部材は全周一様な膨張収縮を行うため、ター
ミナルピンの幾何的位置もリニアに変位しターミナルピ
ンが個々で独立した変位を示すことはないため、前記発
熱抵抗体及び感温抵抗体の位置関係も一定に保たれるこ
とにより、空気流量測定精度向上に寄与する。

【０００８】また、通常ターミナルピン全周をプラスチ
ック等の絶縁部材により形状を保持する構造のホルダは
上記した内容の不具合つまり、ターミナルをインサート
成形後の膨張収縮量のアンバランスによるターミナルの
幾何的位置関係にばらつきが生じることに対し、全ての
ターミナルピンを貫通させることの出来うる孔を設けた
絶縁部材より成る円筒状パイプにターミナルを貫通さ
せ、この円筒状パイプ表面あるいは一部にプラスチック
等の絶縁部材でホルダを形成することによっても達成さ
れる。

【０００９】特に、ターミナルを保持する貫通孔を有す
るパイプはセラミックで成形されることにより、ターミ
ナルの幾何的位置関係のばらつきが極めて小さい精度良
いターミナルピッチ寸法を実現できる。

【００１０】あるいは、ジルコニア等の熱伝導率の大き
い絶縁部材でターミナルを保持する貫通孔を有するパイ
プを形成することにより、外周雰囲気等でボディやホル
ダのみがスポット的に加熱されても、ターミナルを覆う
熱伝導が大きい部材による断熱効果より、ターミナルの
温度上昇を押さえることができ、ターミナルに対する熱
影響が軽減される効果がある。つまり、ターミナルの熱
影響を軽減することで発熱抵抗体及び感温抵抗体に及ぼ
す熱影響を軽減でき空気流量測定精度を向上できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１から図
６により説明する。

【００１２】図１は本発明のターミナルホルダを空気流
量測定装置に設置した断面構造図であり。図２は図１に
提示した空気流量測定装置の正面図である。

【００１３】まず空気流量測定装置の構造と動作原理を
図１及び図２により説明する。

【００１４】本発明では特に熱式の空気流量測定装置を
モデルに説明する。熱式の空気流量測定装置は発熱抵抗
体１を所定の温度に加熱するフィードバック回路を備え
た駆動回路２と吸入空気の温度計測を行う感温抵抗体３
及び、これらを保持するボディ４からなり、両者は導電
性部材より成るターミナルピン５で電気的に接続されて
いる。

【００１５】このターミナルピン５は通路中に設置され
る発熱抵抗体１及び感温抵抗体３の位置関係を決定する
機能を有している。ターミナルピン５は、その周囲をボ
ディ４との挿入性を考慮した形状にプラスチックにより
インサート成形されホルダ６中に埋設される構造であ
る。

【００１６】発熱抵抗体１は、空気温度を計測する感温
抵抗体３と常に一定の温度差に保たれるように加熱され
ている。発熱抵抗体１は空気流の中に設置されるため該
空気流に放熱する発熱抵抗体１の表面部分が放熱面、つ
まり熱伝達面となる。この熱伝達で該空気流に奪われた
熱量を電気的信号に変換し空気流量を計測するものであ
る。

【００１７】次に空気流量測定装置の構成について説明
する。４は発熱抵抗体１よりの信号を電気的に変換し空
気流量信号にする駆動回路２を保持し、かつ、全吸入空
気流量が流入する空気通路を形成するボディである。ボ
ディ４は、吸入空気の大部分が流入する一方の空気通路
としての主通路７と、一部の空気が流れ込む他方の空気
通路としての副通路８とに分けられた両通路を有してい
る構造である。

【００１８】本発明の目的は、空気流量測定装置の精度
向上にあり、精度向上には発熱抵抗体１と感温抵抗体３
の幾何的位置のばらつきを低減することが不可欠であ
る。現状においては、ターミナルピン５をインサートし
保持するホルダ６はボディ４との挿入形状等を形取らね
ばならないため、その多くはエンジニアリングプラスチ
ック（特にポリブチレンテレフタレート）で射出成形さ
れる場合が多い。

【００１９】しかしながら、エンジニアリングプラスチ
ックの多くは、自動車用内燃機関と同一環境にあること
を想定して、耐熱性及び寸法安定性等の観点からプラス
チック中にガラスフィラーを混入した部材を使用してい
ることが一般的であり、このガラスフィラーには方向性
がある。ガラスフィラーの方向性によって、その熱膨張
係数は縦方向と横方向においては異方性が生じることに
なる。

【００２０】ホルダ６に温度変化が生じた場合、熱膨張
係数の異方性のため、ターミナルピン５がそれぞれ個々
に傾いたり，曲ったり，歪んだりする現象が発生する。
このターミナルピン５の傾きや曲り等の幾何的寸法ばら
つきは、小通路中に設置される発熱抵抗体と感温抵抗体
の位置関係ばらつきを増大させ、それは空気流量測定精
度のばらつきとなって表れる。

【００２１】本発明の特徴は、ターミナルピン５をイン
サートするホルダ６を成形する際、熱膨張係数に異方性
のない絶縁部材により成形することである。熱膨張係数
に異方性がない部材によりホルダ６を成形すれば、温度
変化による膨張収縮も常に一定の変位量で、それぞれも
一定方向に変位するため、ターミナルピン５の傾きも均
等となり発熱抵抗体１と感温抵抗体３の幾何的位置関係
が安定する効果により、副通路８中における発熱抵抗体
１及び、感温抵抗体１の幾何的位置精度を向上させうる
ことができ、空気流量測定精度向上に大きく寄与できう
る効果を生む。図３は本発明による空気流量測定装置の
精度向上の効果を表す一例である。その熱膨張係数に異
方性のない部材を使用しホルダ６中にターミナルピン５
をインサート形成したターミナルピン５の幾何的寸法ば
らつきの低減効果は明らかであり、空気流量測定装置の
性能のばらつき低減に大きく寄与することが判る。特に
低空気流量の測定精度を向上する効果が顕著である。

【００２２】図４はターミナルピン５の幾何的位置精度
を向上するためにホルダ６中にターミナルピン５自体を
貫通できうる貫通孔１０を有する絶縁部材により成る円
柱状パイプ９を埋設し、更にターミナルピン９が円柱状
パイプ９に設けられた貫通孔１０にインサートされる構
造を特徴としている。

【００２３】図５にこの円柱状パイプ９の形状を示す。
この構造だと、ターミナルピン５は円柱状パイプ９にイ
ンサートされているため、発熱抵抗体１と感温抵抗体３
を保持するターミナルピン５の幾何的位置関係が初期的
に固定され、ホルダ６部材の熱膨張係数の異方性はター
ミナルピン５の寸法ばらつきに何ら影響を及ぼすことは
ない。

【００２４】円柱状パイプ９はアルミナ等の熱膨張係数
の小さい部材、あるいは熱膨張係数の異方性のない部材
により成形されることが好ましく、温度環境の変化が生
じてもターミナルピン５の位置関係に対する影響が小さ
く、発熱抵抗体と感温抵抗体の幾何的位置関係の精度ば
らつき低減に大きく寄与する。

【００２５】また、ジルコニア等の熱伝導率の大きい絶
縁部材により円柱状パイプ９を形成することも好まし
い。空気流量測定装置は内燃機関と同一環境に置かれる
ため、急激な温度変化や部分的なスポット加熱が空気流
量測定装置の一部分に加わることが考えられるが、この
際ホルダ６部分のみスポット加熱されるケースを考える
と、加熱されたホルダ６よりの熱量がターミナルピン５
の温度を上昇させてしまい、本来の空気流量測定信号に
対する誤差要因となり空気流量測定精度を悪化させてし
まう。

【００２６】ターミナルピン５をインサートする円柱状
パイプ９を熱伝導率の大きい部材により形成することに
より外部より、ホルダ６等に部分的な熱量が加わって
も、ターミナルピン５温度に変化はなく発熱抵抗体及び
感温抵抗体の信号に対する温度上昇による影響を与える
ことはなく、精度の良い空気流量測定装置となる。

【００２７】図６は空気流量測定装置のホルダ６を部分
的に加熱した際の空気流量測定装置の温度特性を表した
図である。プラスチックによりホルダ６を形成しターミ
ナルピン５はプラスチックにインサートされた場合の温
度特性は低空気流量での誤差が増大する傾向であること
が判る。

【００２８】本発明の熱伝導率の大きい部材でターミナ
ルピン５をインサートしたホルダ６を加熱した際の温度
特性である。加熱されたホルダ６よりの熱量がターミナ
ルピン５をインサートしている熱的絶縁部材による断熱
効果により特性の誤差が小さいことが明らかであり、精
度を向上させた空気流量測定装置となりうる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によると、ターミナルピンの位置
精度を向上させたターミナルピンをインサートしたホル
ダ構造により空気流量測定精度を向上させた、品質の高
い空気流量測定装置を提供出来うる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターミナルホルダを空気流量測定装置
に設置した断面図。

【図２】図１の正面図。

【図３】空気流量測定装置の出力特性のばらつきを示す
特性図。

【図４】本発明のターミナル位置決めパイプをターミナ
ルホルダに設置した空気流量測定装置の断面図。

【図５】図３に示した位置決めパイプを示す斜視図。

【図６】空気流量測定装置の温度特性図。

【符号の説明】

１…発熱抵抗体、２…駆動回路、３…感温抵抗体、４…
ボディ、５…ターミナルピン、６…ホルダ、７…主通
路、８…副通路、９…円柱状パイプ、１０…貫通孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主通路中に設けられた全空気流量の一部が
   流入する小通路を備え、前記小通路中に空気流量を測定
   する発熱抵抗体及び感温抵抗体素子が設置される構造を
   有する空気流量測定装置において、前記小通路内に設置
   される前記発熱抵抗体及び感温抵抗体素子が検出する出
   力信号を駆動回路と電気的に接続し、かつ前記小通路内
   に保持する機能を兼ねた導電性金属より成るターミナル
   ピンは通常、駆動回路との接続点より前記発熱抵抗体及
   び感温抵抗体素子部までをプラスチック等の絶縁部材
   で、ボディに組み込み易い外形形状に形成したホルダに
   埋設される構造を有し、前記ターミナルピンは前記ホル
   ダ中に埋設されることにより幾何的な位置的関係を形成
   し、前記ターミナルピンを埋設するホルダを、熱膨張係
   数に異方性のない絶縁部材で形成したことを特徴とした
   空気流量測定装置である。
2. 【請求項２】発熱抵抗体及び感温抵抗体素子が検出する
   出力信号を駆動回路と電気的に接続しかつ、前記発熱抵
   抗体及び感温抵抗体素子を前記小通路内に保持する機能
   を兼ねたターミナルピンが貫通できうる孔を有した円柱
   状パイプにターミナルピンをインサールさせた後に、前
   記円柱状パイプ外周をプラスチック等によりボディに組
   み込み易いホルダ形状に成形した構造を特徴とした空気
   流量測定装置。
3. 【請求項３】請求項２において、ターミナルピンを貫通
   できうる孔を有する円柱状パイプを特に、アルミナやジ
   ルコニア等のセラミック材料、あるいはプラスチック材
   料で成形したことを特徴とする空気流量測定装置。
4. 【請求項４】請求項１，２，３のいずれか１項記載の構
   造を用いて空気流量を測定することを特徴とする空気流
   量測定装置。