JPS58105013A

JPS58105013A - 熱線式流量計

Info

Publication number: JPS58105013A
Application number: JP56203536A
Authority: JP
Inventors: Takashige Ooyama; 宜茂大山; Hiroshi Kuroiwa; 弘黒岩; Yutaka Nishimura; 豊西村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-06-22
Also published as: US4478075A; EP0082484A3; DE3279002D1; EP0082484B1; EP0082484A2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は熱線式流量計に係り、特に管路を流れる流体の
一部を分流する副通路に配設した熱線の抵抗値変化に基
ずく電気信号から流体の流量を測定するようにした熱線
式流量計の改良に関するものでるるっ一般の熱線式流量計は、管路を流れる流体が逆流であっ
ても順流の場合と同じように電気信号を出力し、順流、
逆流を判別することができないので、消量誤差を生ずる
。このため、順流と逆流とをそれぞれ別個に測定するよ
うにし、順流の指示値から逆流の指示値を差し引いて真
の流量を求めるようにしているが、これでは信頼性に乏
しく、１だ、熱線の応答性の点から計−を精度が低下す
るという欠点がある。

オリフィスの前後の圧力をＰ、、Ｐ２、流量をＧとする
と、Ｇ＝Ａ）／Ｔｑγ　ＰＩＰ２　）　　　・・・（１）こ
こに、γ；流体の密度Ａ；オリフィス断面積となる。また、Ｐ　ｌ　　＋　Ｐｔを平衡させるバイパ
ス流路を設けた場合のバイパス流量を　とすると、ｑ＝
ａ〆ｂｑ（Ｔ”Ｐ、）　　　　　・・＜２）ここに、ａ
；バイパス流路のオリフィス断面積となるので、ｑの平
均流量を測定することによって、Ｇを求めることができ
る。

第１図は従来の管路を流れる流体の一部を副通路（バイ
パス流路）に流して、このバイパス流路の流量を測定す
るようにしてなる流量計の構成説明図である。第１図に
おいて、１は管路に設けたオリフィス、２はバイパス流
路に設けたオリフィス、３，４はパルプで、パルプ３，
４を操作してオリフィス１の前後の圧力Ｐ、、Ｐ２を平
衡させ、バイパス流路５における平均流量を流量検出器
６で測定するようにしである。なお、７は圧力源、８は
流れを平均化するサージタンクである。

しかし、第１図による場合、パルプ３．４の精度によっ
て計量精度が左右され、圧力Ｐ、とＰ２との差が小さい
低流量時の精度が大幅に低下するという欠点がある。ま
た、圧力源７を必要とするという欠点もある。

ここで、流量検出器６として熱線を用いたいわゆる熱線
式流量計とした場合、逆流も順流として検出するので、
順流に逆流がともなう流体の流量を測定しようとすると
勉差が生ずる。第２図は逆流をともなう流体流量の変化
の一例を示した線図で、このように流量が変化すると、
上記の場合、逆流時にも図示波線で示す順流と同じ流れ
として流量を検出するので、指示値は真の順流に対して
大幅に増大したものとなる。

本発明は上記に鶴みてなされたもので、その目的とする
ところは、流体力学的に順流時の流量から逆流時の流量
を差し引いた流量を測定することができる熱線式流量計
を提供することにある。

本発明の特徴は、絞り機構をベンチュリとし、管路を流
れる流体の一部を上記ベンチュリの上流側で分流する流
量を検出する熱線を配設した副通路の出口を上記ベンチ
ュリの最狭部に開口させるとともに、上記ベンチュリの
下流側にボートを介して連通ずる蓄圧室を設けて、この
蓄圧室を上記副通路に上記出口部分で吸入ボートを介し
て連通させた構成とした点にある。

以下本発明を第６図、第７図、第９図に示した実施例お
よび第３図〜第５図、第８図を用いて詳細に説明する。

まず、第３図〜第６図を用いて本発明の原理についてへ
兄明する。第３図に示す構成において、オリフィス１が
設けである管路のオリフィス１下流の圧力Ｐ２が低下す
ると、バイパス流路９の流量がそれにともなって変化す
るので、バイパス流路９の流量を検出することによって
オリフィス１を通る流体の流量を測定することができる
。ところで、図示のようにオリフィス１０〜１３を設け
、オリフィス１０．１２との間に圧力源７を接続し、オ
リフィス１０を大きくしておくことによって、流路９に
逆流を生じないようにすることができる。

オリフィス１０を通る流ｔｑ＋ｏは、ｑ、ｏ＝ａ、ｏ４Ｆ〔７・・・（３）オリフィス１１を通る流量　、１は、ｑｌ　１　：ａＩ　１　　〆Ｐ’；　”　　ｐｓ　　　
　　　　”’　（４）また、オリフィス１２を通る流量
、２は、ｑＩｔ”’ａｌｌ　　〆Ｗ：に７　　　　　・
（５）オリフィス１３を流る流量　１．は、ｑ１３＝ａ１３　　〆ｎ７ジ〔・・（６）となり、バイ
パス流路９を通る流量　は、ｑ−ａｙ′ｖＶに■−・・
・（７）となる。いま、他にくらべてｑが小さいものとすると１
ｑｌＯキｑｌ　Ｉ　＋ｑ　Ｉ　ｔ　　キｑＩＳとなり１
ここに、β”’　（ａｔ　ｏ　／ａｔ　ｔ　）”が成立
する。また、ここに、λ＝　（ａ、　２／ａｌ　８　）’が成立する
。いま、λ＝βとするととなり、ｑはオリフィス１を通る流量に対応する。

また、λ＝ｂの場合は、となる。

なお、圧力Ｐ１の位置と圧力Ｐ、の位置との管路の流れ
方向の距離をＬとすると、ことに、Ｖ；流速となる。したがって、ｐ、、Ｐ、を積分すれば、■が求
まる。Ｐ、　、　Ｐ２　は圧力検出器を用いて検出する
ことができる。

一方、第４図に示すように、バイパス流路９にサージタ
ンク１４を設けると、Ｐｌ、Ｐ２　が平均化される。こ
の平均化は、周知のように、流路９の流量を尚めるよう
に作用する。

い凍、第５図に示すように、バイパス流路９を管路に設
けたベンチュリ１５（第３図のオリフィス１に対応する
。）の最狭部に開口すると、逆流時Ｐ、　＝ｐｔ　　（
Ｐ２はベンチュリ１５の最狭部における圧力）となり、
逆流時、流路９の流れは零となる。ここで、逆流時のＰ
、の圧力上昇をタンク１６に貯え、このタンク１６の圧
力によって順流時のＰ２の下降を阻止するようにすると
、順方向の流量から従流量を差し引くことができる。な
んとなれば、Ｑ　１＋ｑ２−１’暮と９７Ｔ丁「＝１ワ］□　　・・
・（１３）となるので、ｑｌは逆流時の流量を差し引い
たものとなる。

なお、第５図において、逆流時にＰ、が高くなり、タン
ク１６の圧力がｐ、　、　ｐ、より高くなるが、このと
きのタンク１６の圧力Ｐ７は、で示されるので、近似的
にＰ、の時間積分になる。

順流時には、ｐ、　＞ｐ２．　ｐ３になるので、タンク
１６内の流体がバイパス流路９に流れ込み、上記したｑ
２を形成する。

次に本発明の実施例について説明する。第６図は本発明
の熱線式流量計の一実施例を示す構成説明図である。第
６図において、熱線式流量計１００は、吸気筒１０１．
吸気筒１０１内に設けたベンチュリ１０２．吸気筒１０
１の副通路１０３．熱線プローブ１０４より構成してあ
り、熱線プローブ１０４には、副通路１０３内に位置す
るように設けた温度補償抵抗体１０５と熱線１０６が取
シ付けである。副通路１０３には吸気筒１０１内を流れ
る流体の流量の３０〜０．５％の流量が流れるようにし
てあり、副通路１０３の出口１０７は、ベンチュリ１０
２の最狭部に開口させてあり、入口には衝突板１０８を
設けて、流体中のごみが侵入するのを防止するようにし
である。筐だ、副通路１０３の途中に吸入ボート１０９
を開口させ、吸入ボート１０９から逆流時に吸気筒１０
１内に開口しているボート１１０を通して蓄圧室１１１
内に流入した流体の圧力により上記しだｑ、の流量を供
給して、順流時に逆流時の流量を差し引き、逆流の補正
を行うようにしである。

吸気筒１０１内に流れが生じると、ベンチュリ１０２の
最狭部の負圧が増大し、出口１０７の負圧によって副通
路１０３内に流れが生じる。このときの流速を熱線１０
６によって検出し、吸気筒１０１内の流量に対応した電
気信号を出力させる。

熱線１０６で流速を検出する方法については、すでに周
知であり、ここでは説明を省略する。この電気信号は、
第７図に示しであるＡ−Ｄ変換器１１２によってディジ
タル信号に変換され、さらに、マイクロプロセッサ１１
３によってリニアラ（９）イズされ、流量の瞬時値に変換される。この瞬時値を複
数個加算、平均して流量の平均値あるいは積算値を求め
る。なお、Ａ−Ｄ変換器１１２のサンプリング時間は０
，５〜２０ｍ５程度としである。

このようにして順流の場合の積算値あるいは平均値が求
まるが、第２図に示すように、時間の経過にともなって
流体の流れの方向が変化する場合、すなわち、逆流をと
も々う場合は、逆流の積算値に相当する流量が吸入ボー
ト１０９から副通路１０３に流入するから、これによっ
て逆流時の流量分は差し引かれ、熱線１０６で検出され
る流量は、（順流時の流量）−（逆流時の流量）となり
、吸気筒１０１を通る平均空気量となり、正確に流量を
測定することができる。すなわち、逆流時には、ベンチ
ュリ１０２の最狭部より下流のボート１１０の圧力が高
まり、この圧力が蓄圧室１１１内に蓄えられ、順流時に
は、この蓄圧室１１１内の圧力が吸気筒１０１内の圧力
と平衡するまで、吸入ボート１０９’ｉ通って副通路１
０３に流体が供給され、熱線１０６の出力を減するので
上記し＋（１０）たようになる。なお、第６図の１１４は電気信号を処理
するブリッジ回路を収納しているボックスである。

第８図は４サイクル４気筒エンジンの空気流量を測定し
た結果の一例を示す線図で、本発明に係る熱線式流量計
による場合’（ａ曲＃りと比較のため従来の熱線式流量
計による場合（ｂ曲線）とを示しである。従来例では、
吸入圧力が大気圧に近い絞り弁全開付近（１００ｍｍ）
Ｉｆ　）で、指示値が真の空気量に比較して大幅に増大
する。これは吹き返し、すなわち、逆流時の流量を差し
引くことができないためである。これに対して本発明の
実施例によれば、逆流時の流量を差し引くことができる
ので、曲線ａに示すように、真の空気量と合致し、空燃
比の制御精度を高めつ、エンジンの性能を向上すること
ができる。また、吸入ボート１０９の開口面積を制御す
ることによって、熱線１０６に作用する流速を可変にで
きるので、流量計の測定範囲を拡大することもできる。

第９図は本発明の他の実施例を示す原理的構成（１１）図であり、第６図と同一部分は同じ符号で示しである。

第９図においては、吸入ボート１０９に弁１１５を設け
、これをボート１１６の圧力で作用するダイヤフラム１
１７の動きによって操作するようにしである。このよう
にすると、順流時にはダイヤフラム１１７に作用する圧
力が負であるので、弁１１５が閉じる。これに対して、
逆流の場合は、ダイヤフラム１１７に作用する圧力が正
となり、弁１１５が開き、圧力に対応して吸入ポート１
０９からボート１１６から流量が供給されるので逆流時
の流量を補償することができる。なお、この場合は、第
６図の蓄圧室１１１は不要となる。

以上説明したように、本発明によれば、流体力学的に順
流時の流量から逆流時の流量を差し引くことができるの
で、流量計測精度を高めることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱線式流量計の構成説明図、第２図は逆
流をともなう流体流量の変化の一例を示す線図、第３図
〜第５図は本発明の詳細な説明す（１２）るための説明図、第６図は本発明の熱線式流量計の一実
施例を示す構成説明図、第７図は第６図の熱線を介して
与えられる電気信号の処理の一実施例を示すブロック図
、第８図は４サイクル４気筒エンジンの空気流量を測定
した結果の一例を示す線図、第９図は本発明の他の実施
例を示す原理的構成図である。１００・・・熱線式流量計、１０１・・・吸気筒、１０
２・・・ベンチュリ、１０３・・・副通路、１０６・・
・熱線、１０７・・・出口、１０９・・・吸入ボート、
１１０・・・ポ（１３）薯／ＩＺＪ ρＪ葛３図ヰｆ７４図／／ｌ　　　　　　　　　／／Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

１、管路を流する流体の一部を前記管路内に設けた絞シ
機構の上流側で分流する副通路を設け、該細道路内に熱
線を配設し、該熱線の流体流速による抵抗値変化に基ず
く電気信号から前記流体の流量はｌｌｌＩＩ足するよう
にしてなる熱線式流量計において、前記絞り裁構をベン
チュリとし、前記副通路の出口を前記ベンチュリＣ最狭
部に開口させるとともに前記ベンチュリの下流側にポー
トを介して連通ずる蓄圧室を設けて該蓄圧室を前記副通
路に前記出口部分で吸入ボートを介して連通させた構成
としたことを特徴とする熱線式流量討つ