JPS59104513A - 熱式流量計 - Google Patents

熱式流量計

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JPS59104513A
JPS59104513A JP57213869A JP21386982A JPS59104513A JP S59104513 A JPS59104513 A JP S59104513A JP 57213869 A JP57213869 A JP 57213869A JP 21386982 A JP21386982 A JP 21386982A JP S59104513 A JPS59104513 A JP S59104513A
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佐藤 金正
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    • G01F1/69Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B2075/022Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱式流量計に係シ、特に、内燃機関の吸入空
気量を検出するに好適な熱式流量計に関する。
〔従来技術〕
従来、燃料噴射装置を備えた内燃機関においては、種々
のセンサを用い、これらの−とンサからの信号に基づい
て内燃機関の状態全検出した上で、燃料噴射装置による
燃料噴射量の制御等を行っている。これらのセンサの1
つとして、吸入空気量を測定する流量計がらる。流量計
には、標々の方式のものが知られているが、温度依存性
抵抗を用いた熱式流量計が、その測定精度の点からeE
目されている。現在、本出穎人が実用化しているものは
、次のようなものである。すなわち、直径0.5朋、長
さ2閣のアルミナ製のボビンの周囲に、直径20μmの
白金線を巻いた構造のものを熱式流量計の温度依存抵抗
体として用いている。このボビンの両端に白金を主成分
とする接着剤によ)リードワイヤを固定している。さら
に、このリードワイヤが支柱に点溶接きれている。従来
のこのような構成の流量計を用いると、流量が急倣に増
加した時の応答性が悪いという問題点がめった。
また、上述の構成の流量計は、主として多点燃料噴射シ
ステムのエンジンじ用いらnている。近年、単点燃料噴
射システムのエンジンについて研究がなされているが、
このシステムに上述の構成の流量計を用いた場合、加速
時の応答性が悪く、流量計の応答性改善が必要であるこ
とが判明した。
即ち、単点燃料噴射システムの場合には、エンジンの吸
気管の果合部に噴射弁が1個あるのみでるるため、多点
燃料噴射システムに比べて、燃料噴射位置からシリンダ
人口までの距離が長くなり、シリンダまでの燃料の到達
時間が長くなる。また、燃料噴射位置から各シリンダま
での距離がそれぞれ異なる。そのため、エンジンの機種
が変シ、吸気管の形状が変わる毎にきめ細いマツチング
が必要である。したがって、特に、ぢ速で旨精度の流量
計を用いてエンジンの吸入空気の脈動流によく追従して
、検出精度を向上させる必要かめる。
そこで、従来の流量計の応答性について慣討すると、流
量全ステップ的に変化さ−fた時の応答性において、時
定数で1τ(フルスクールの63%に到達する時間)は
速く、3τ(フルスクールの95%に到達する時間)は
遅力・つた。ここで、1τは流量計の駆動回路の応答性
によって定まり、3τは、感温抵抗体とその支持部の熱
特性によって定まる。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものでちり、
その目的は、熱的応答性のよい流量計を提供するにある
〔発明の概要〕
本発明は、絶縁性の円筒支持体の内径d、と、円筒の両
端にガラスにより固定されるリードワイヤの外径d、の
比d2/d3を1.7以上にしたものである。
〔発明の実施例〕
以下、図面を用いて本発明の一実施例について説明する
蕗1図に吸い−C1発熱抵抗体エレメント1は他の抵抗
11,12.13とブリッジを構成する。
これらのブリッジ抵抗の差電圧をアンプ14を介して差
動増巾し、トランジスタ15を駆動するフィードバック
回路を構成している。発熱抵抗体1は温度補償用抵抗体
13と共に流体通路に配置し、周囲温度に対して、常に
所定の温度差(約100C〜2000程度)を保つよう
にフィードバック回路を介して制御する。こnらの駆動
回路部は、第2図に示すように、ノ・ウジング20の中
に収納されている。抵抗1および13は、それぞれエレ
メント支持ピン21.22,23.24により支持され
、これらの支持ピンをインサートした4端子ホルダ25
と一体にして流体通路を構成するチャンバに組付けられ
る。チャンバは入口部30から主通路31に開口する静
圧取込口32を経由して、バイパス通路33が形成され
ている。パイ、+ス通路33の中央直管部34に発熱抵
抗体エレメント1と温度補償用抵抗体エレメント13を
配置する。さらにバイパス通路33の下流は主通路31
の円周方向にリング状に所定の距離運んで、主通路31
のベンチュリ一部35で合流する。吐出口36はダクト
によりエンジンの吸気骨にスロットルチャンバを中継し
て連結される。同、チャンバ入口部30はエアクリーナ
に接続される。吐出口36にスロットルチャンバを中継
して吸気管に連結される。単点燃料噴射用流量計の美形
的な構成は流量計がインジェクタを内蔵するスロットル
チャンバと一体となシ、吸気管の集合部に直接取付けら
れる構造となっている。
発熱抵抗体エンメント1の詳細について第3図を用いて
説明する。電気的絶縁物質であるアルミナ製のパイプ2
の外径はdlであシ、内径はd2である。このパイプ2
の両端には、白金の外径がd3のリードワイヤ3,4が
挿入され、接着剤6によって接着されている。接着剤6
は、硼珪酸ガラス粉不全用い1000C以上で溶融して
接着する。
パイプ2の外周に;・丁、白金の細線7が巻き回され、
両端はリードワイヤ3,4にそれぞれ点溶接されている
。白金の細線72よび点溶接部をつつむように、バイン
ダに配置した鉛ガラスの粉末を塗布し、600[前後で
焼成して、保護層を形成する。
以上の構成fc嘔いて、パイプ2の外径d1.内径d2
.2よびリードワイヤ3,4の外径d3をそれぞn変え
、空気流量全ステップ的に変化させた場合の応答特性の
変化を測定した。その結果の一例を第4図に示す。第4
図は、パイプ2の外径d1が0.6 m、内径が0.3
 mm 、 リードワイヤ3゜4の外径d3が0.22
5mmである。この例において、ステップ立上シ時の3
τの応答時間は、1700m5であシ、ステップ立下9
時の3τの応答時間は、107m5でるる。特に、立上
り時の応答時間の長いことがわかる。
それに対して、第5図の例は、パイプ2の外径d1が0
.6に、内径d2が0.3fi、リードワイヤ3.4の
外径d3が0.16mmの場合でろυ、ステップ立上り
時の3τの応答時間t/”i、142m sに大巾に改
善さzしており、立下り時の3τの応答時間は、65m
5に改善されている。
そこで、パイプ2の外径d1は0.6論、内径d2が0
.3gとした時、リードワイヤ3,4の外径d3を0.
225++an、 0.2m+++、 0.18ai、
 0.175m。
0.16rrrrn、 0.15咽と変化させた時のス
テップ立上りの37の応答時間について、d2とd3の
比に対して図示すると第6図のようになった。すなわち
、d2とd3の比d2/d3が1.7以上に2いて 応
答時間が著しく改善されていることがわかる。そして、
d2/d、の値が1に近い場合には、接着層の厚さが薄
く、断熱効果がほとんど得られない。
パイプ内径とリード径の差が大きくな9、その間隙を埋
めている接M層がパイプ側から伝達された熱を受けてリ
ード側へ熱を伝達し始め、あるいは伝熱し始めて時間が
ほとんど経過しないうちにパイプ側はほとんど熱的にバ
ランスし、また、接層ノ脅の温度分布もほぼ最終値に達
する如く、ガラス接N7輸の熱の移@を阻止し、速く温
度勾配のバランスをとる適正ガラスノーは、d2/d3
値で1.7付近である。これ以上のガラス接着層を形成
しても応答時間VCVi二はとんど影響を及ぼさないが
、リード径が砒くなシ、機械的強度抗張力800grが
低下するためd3−φ0.13が限界となる。加工時の
ばらつきなどを考慮すればa2/a3=0.18020
が最適値である。
また、パイプの外径a1は、0.35mのものについて
も検討したが、はぼ同じ結果が得られている。また、パ
イプの外径d、が、めまシ大きくなるとパイプの熱容量
が大きくなシすざるので、応答性が悪くなる。
接着剤としては、硼珪酸ガラス以外には、軟化点800
C以上の鉛ガラスでもよい。
白金細線の上にオーバーコートするガラスは、軟化点5
00〜700Cの鉛ガラスを用いる。
立上シの応答時間が短縮できたことにより、立上シ、立
下シの応答時間の差が小さくなシ、エンジンの脈動流を
検出する場合に平均値に接近しfC精度で流量検出が可
能となシ、流ぜの検出精度が向上する効果も得ることが
できる。
抵抗体は白金薄膜、白金厚膜でも形成できるっ即ち、ス
パッタ、イオンプレーテング蒸之5、などによシ白金薄
膜を形成するか、fたは白金の厚膜印刷、るるいは白金
ペースト塗布などにより焙膜後、高温中、で熱処理する
。処理温度は薄膜では700〜800C1厚膜では90
0〜1ooOCである。このようにして形成された膜抵
抗体は、レーザでトリミングすることにj5一定の抵抗
値におさめることができる。
第7図は、本発明の他の実施例を示している。
発熱感温抵抗不1を4端子ホルダ25に取付ける際にリ
ード3,4はボビン端から例えば1.5mで直角に曲げ
ることによシコの字形に形成できる。
ホヒン側端から外径φ0.8のステンレスの支柱21.
22、までの距離t2にボビン長t1に対ビン*t1 
=2.0に対して、リード長t2−3.Sとする。この
ようにして組込まれた4端子ホルダアツセンブリは発熱
抵抗体1の駆動回路20に電気的に接続され、インジェ
クタ内蔵のスロットルチャツバと一体とし、単点燃料噴
射システムに組込み、4vイクル4シリンダエンジンで
マツチングした結果、動作は正常であル、加速時の運転
性は、気化器仕様車以上であることが確認できた。
実施例に示した構造で30G、20〜IKHz3分掃引
x、y、z軸各3H’rの振動耐久に充分耐えることが
確認できた。さらに耐振性に最も過酷な流れの方向に合
わせた60Gの刀口振IHrにも充分耐久できた。また
、20〜lKH2の範囲で共振点もなく、機械的には光
分耐久性のあることが確認できた。電気的には、発熱感
温抵抗体の設定温度30(I’4秒ON、4秒OFFの
断続通電試験に2いて1000?イクルに耐えることを
中間チェックで確認済でおる。
一方このようなガラス接着層による断熱構造は定温度に
加熱される抵抗体の消費エネルギを縮少せしめる効果か
める。第8図に縦軸が抵抗体に供給される電力l2uL
H,横軸が流量Qの平方根として従来形と改良形の熱特
性全比較して表わす。改良形の消費゛成力は低流量側で
約1 / 1. s縮少されている。また軸方向の温度
性が比較的小さくなシ、流れに対する感度も10%程度
向上している。
本発明の実施例によれば、 1)ボビンとリードをガラス接層で断熱し、またリード
の断面積を縮少して、支柱への熱ヒケを減少せしめ、立
上り応答時間を短線できる。
2)エレメントに供給する成力を減少ぜしめ、空気流に
対する放熱特性の感度を同上せしめることができる。
3)立上シ、立下シの応答時間差金少なくして、脈動流
の平均値の真値に近い値が検出でき流量測定精度を向上
せしめることができる。
4)発熱感温抵抗体、温度補償用感温抵抗体全バイパス
通路に配置することによシバツクファイヤや塵埃の影響
が軽減できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば応答時間の速い仝気流置針が提供できる
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は、本発明の一実施例の概略構成図で
めフ、第4図乃至第6図は、不@明に基づく笑験結果図
であシ、第7図は、本発明の他の実施例のpス略惧成図
であシ、第8図は、従来例と本発明の一央遁例の消費電
力の比較図でろる。 1・・・発熱体エレメント、2・・・パイプ、3,4・
・・す第 1 ロ ー」− 竿 20

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、絶縁性物質からなる円筒状の支持体と、この支持体
    の上に形成された感熱抵抗体と、上記支持体の両端にさ
    しこまt1上記支持体にガラスによシ接着されるリード
    ワイヤとを有し、上記感熱抵抗体の温度による抵抗変化
    に基づいて流体の流量を測定し、上記支持体の内径をd
    2とし、上記リードワイヤの外径をd3とする時、d2
    /d3を1.7以上にしたことを特徴とする熱式流量計
JP57213869A 1982-12-08 1982-12-08 熱式流量計 Granted JPS59104513A (ja)

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DE8383112309T DE3371248D1 (en) 1982-12-08 1983-12-07 Thermal air flow meter
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