JPS5819510A - 熱線式エアフロ−メ−タ - Google Patents

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】 本発明は熱線式エアフローメータに係シ、特に脈動流を
測定するのに好適なバイパス通路を備えた熱線式エアフ
ローメータに関する。

通路にベンチュリ等を設け、このベンチュリの上流と絞
シ部の差圧を利用して流れの一部をバイパスし、バイパ
ス流量から全体の流量を求めるバイパス通路を備えた熱
線式エアフローメータは知られている。また熱線で脈動
流を測定することも知、られている。しかしながら脈動
周波数が高くなると、熱線の応答遅れによって熱線は真
の空気流速よシ少な目の流速を検出する欠点がある。こ
れは熱線の放熱量が空気流速の平方根に比例する非線型
特性に起因する。したがって、バイパス流量を熱線で測
定するバイパス通路を備えた熱線式エアフローメータは
脈動周波数、振幅が大きい場合、その測定値は真の空気
量よシ小さくなる。また熱線は逆流を正流と同じように
検出するので、逆流を伴う流れの場合は測定値は真の空
気量よシ高くなる欠点がある。これによって往復動内燃
機関の空気量の測定の大きな障害となっている。

本発明の目的は、主流の差圧取出口間の流体の慣性長さ
よりバイパス通路の慣性長さを大きくとシ、熱線の応答
遅れを補償して脈動流の流量を高精度で測定することが
できる熱線式エアフローメータを提供するにある。

本発明の特徴は以下の通シである。

主通路の差圧取出口の距離がバイパス通路の長さとほぼ
等しい場合は、主流とバイパス流の慣性がほぼ等しく、
主流とバイパス流の流れは一対一。

の関係に、ｆｅ）、熱線の応答遅れによって測定値は、
真の空気量より小さくなる。また、差圧取出口の距離が
大きい場合は、逆流時慣性によってバイパス通路にも逆
流が生じ、測定誤差を生じる。逆に差圧取出口の距離が
小さくなると、慣性が小さくなり逆流時のバイパス通路
の流れは小さくなる。

そして通路にベンチュリを設けた場合 ここに、 Ｐｌｌ　上流の差圧取出口部の圧力 Ｐｚｔ　下流の絞シ部の差圧取出口部の圧力Ｗ　；主流
の流速 Ｌ　；差圧取出口間の慣性長さ ｔ　；時間 パ。

ξ　；定数 ｇ　；重力の加速度 が成立する。したがって、定常流の場合に比べ、ｄｗ／
ｄｔの大きさによっても（ｐｔ−ｐｔ）が変化する。バ
イパス通路の空気流は（ｐｔ　　Ｐ２）によって定まる
ので、バイパス通路の慣性長さをｔ１流速をＷ、とする
と ｄｗ、　　　　　ｗ” Ｐ、−Ｐ、＝ｔ−＋ξｂ−・・・・・・　（２）ｄｔ　
　　　　２ｇ が成立する。ｔ＝Ｌ、ξｂ＝ξの場合は、ｗ　＝　Ｗ　
＆となる。（１）、（２式において、Ｌが大きく、ξが
小さいなど（Ｐｓ　−Ｐｘ　）の変化に対してＷの変化
が遅れる。したがって、バイパス通路に関し、ｔ＞Ｌ、
ξ伽〈ξとすると、Ｗの変化に対して、Ｗ−の変化が遅
れる。この遅れは、（１）、　＠式の圧力と流速の非Ｉ
Ｉ里性によって、Ｗの平均値に対し、ｗｈの平均値が、
脈動周波数、振幅が大巻くなるほど、高くなるように作
用する。

一方、熱線の応答遅れは、この場合Ｗｌ、の平均値に対
し、出力信号から求まる流速Ｕの平均値が低゛くなるよ
うに作用する。ここで、いま、バイパス通路の構成を、
Ｗｂの平均値Ｗｂ、Ｕの平均値Ｕの比 Ｋ、＝：　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（３）Ｗ麺 に対して、Ｗの平均値ＷとＷ、の比が 石 に冨＝−・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
Ｗｂ　（Ｊ ＫＩＫ、−−−・・・・・・・・・・・・・・・・・・
（５）になるように選定することによって、Ｕ＝ＷＫ。

が成立し、熱線の測定値Ｕが、Ｗに合致することになる
。すなわち、熱線の応答遅れによる誤差に、をバイパス
の流れの慣性効果に、で補償することができる。Ｋ、く
１であるので、Ｋ、）ＩＫする必要があり、ｔ＞Ｌ、ξ
ｂくξのごとく、バイパス通路を構成する。詳細な解析
によれば、通常の熱線の場合、Ｋ、＝０．８程度であり
、Ｋ、＝１．２５程度が望ましい。Ｌ＝１０ｍの場合、
ｔ＝５０１１ＩＩ程度とすればよい。

第１図は本発明の実施例を示したものである。

円筒状の主通路筒１内にベンチュリ部材２が固定されて
いる。ベンチュリ部材２の上流に上流差圧口３が設けら
れている。ベンチュリ部材２の最狭部に下流差圧口４が
設けられている。両差正目は主通路５に対して孔、スリ
ット等で開口している。

差圧口３と差圧口４は、バイパス通路６を介して流体力
学的に接続されている。バイパス通路６の一部に熱線７
が取り付けられている。また熱線７の近くに流体の温度
を検出する温度補償抵抗８が設は律ている。熱線７、温
度補償抵抗８は制御回路９に接続されている。制御回路
９はブリッジ回路で構成され、熱線７の温度を一定に維
持する。

この構成はよく知られているのでここでは説明を省略す
る。制御回路９には、線型化手段１０が接続されている
。アナログ回路、ディジタル回路、マイクロプロセッサ
等任意の公知の手段で、制御回路９の電気的出力から、
流速に対応する線型出力を得るものである。線型化手段
１０には、マイクロプロセッサ、アナ口、グ回路等で構
成された積分手段１１が接続されている。線型化手段１
０の信号を任意の時間積分して、平均流量、あるいは積
算流量を出力する。

上流差圧口３と下流差圧口４の主通路５の軸方向の長さ
Ｌは、主通路５の径りに対して、Ｌ／Ｄ；０８１〜１の
範囲に設けられる。この理由については先に詳述した通
りである。最狭部の径り、と通路径りは、Ｄ、／Ｄ＝０
．１〜０．９８の範囲で設定される。

差圧口３．４は、それぞれ環状通路１２．１３に接続さ
れている。環状通路１２は差圧口３の圧力を、環状通路
１３は差圧口４の圧力の流れの偏流に基づく不平衡をバ
ランスさせ平均化する。環状通路１２と環状通路１３は
、バイパス通路６で接続される。バイパス通路６の長さ
ｔは通路１２と通路１３の間でｔ＞Ｌになるように構成
されているが特にｔ／Ｌ＞１が望ましい。この理由につ
いては先に詳述した通りである。したがって、環状通路
１２と環状通路１３の間のバイパス通路６は下降通路１
４及び戻シ通路１５で構成され、すなわちｔ／Ｌ＞１に
なるように構成されている。

通路１４０入口はベルマウス状になっており１流れの乱
れを防止するようになっている。通路１４の出口には熱
線７、及び温度補償抵抗８が支持部材１６を介して取り
付けられている。熱線７、及び温度補償抵抗８の一部あ
るいは全部は通路１４の出口の噴流に露出している。

主通路５の流れが生じると、差圧口３，４に流量の大き
さに応じた差圧が生じ、この差圧によって、バイパス通
路６に流れが生じる。この流れの関係は先に詳述した通
シである。このバイパス通路６の流れを熱線７で検出し
、この信号を制御回路９、線型化手段１０、積分手段１
１で処理して平均流量、あるいは積算流量を求める。こ
の処理法は公知であるので、ここでは説明を省略する。

第２図に示したごとく、従来の熱線式エアフローメータ
は脈動周波数が高い場合Ａ曲線で示したごとく、積分手
段１１から出力される測定流量Ｑ、が真の空気量Ｑ、よ
シ小さくなる欠点があった。これに対して、本発明では
、脈動周波数が高い場合でも８曲線・のどと＜、Ｑ、／
Ｑ、＝１．０を示している。また逆流時の測定誤差も小
さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図は、本発
明の動作特性図でおる。 １・・・主通路筒、２・・・ベンチュリ部材、６・・・
ノ（イノく茅　１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バイパス通路と主通路の開口部の長さを前者が大き
   くなるように構成し、前記バイパス通路の一部に熱線を
   配置した熱線式エアフローメータ。 ２、熱線の応答遅れ係数に１く１に対して、バイパス通
   路の慣性効果に！〉１として、Ｋｌ−ｘ、中１になるよ
   うに、バイパス通路の慣性長さｔ選定したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１記載の熱線式エアフローメータ
   。