JPS6126822A - 感熱式気体流量検出装置 - Google Patents
感熱式気体流量検出装置Info
- Publication number
- JPS6126822A JPS6126822A JP14901884A JP14901884A JPS6126822A JP S6126822 A JPS6126822 A JP S6126822A JP 14901884 A JP14901884 A JP 14901884A JP 14901884 A JP14901884 A JP 14901884A JP S6126822 A JPS6126822 A JP S6126822A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- passage
- heating element
- flow rate
- rectifying element
- flow velocity
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は自動車の内燃機関等への吸入空気流量を検出
する感熱式気体流量検出装置に関するものである。
する感熱式気体流量検出装置に関するものである。
第１図に従来のこの種の装置を示す。図において、１は
流体となる空気の主通路、２は主通路１から分流し下流
において再び主通路１と合流する副通路、３はこの副通
路２内に突出したセラミックボビンに巻装してなる白金
細線からなる発熱素子である。すなわち上記装置は、副
通路２円に取り込まれた空気流によって発熱素子３が冷
却され、この冷却による伝導熱量を外部に設けた信号処
理回路で電気信号に変換して空気流速を検知する熱線式
の空気流量検出装置となる。
流体となる空気の主通路、２は主通路１から分流し下流
において再び主通路１と合流する副通路、３はこの副通
路２内に突出したセラミックボビンに巻装してなる白金
細線からなる発熱素子である。すなわち上記装置は、副
通路２円に取り込まれた空気流によって発熱素子３が冷
却され、この冷却による伝導熱量を外部に設けた信号処
理回路で電気信号に変換して空気流速を検知する熱線式
の空気流量検出装置となる。
上記装置において、副通路２内には全流量の３％の空気
量が取り込まれ、主通路１内の管断面中央部の流速の７
０％の値が副通路２内の管断面中央部の流速に対応して
いる。また副通路２の分流部分の口径は合流部分の口径
に比べて太きくなっており、合流部分の流速を増大させ
て静圧力を低下させ、かつ副通路２内を通流する空気流
を増やしている。さらに副通路２は発熱素子３の下流側
で、９０度曲流して主通路１と合流するように構成され
、空気の流れの順方向成分と逆方向成分を区別する流体
ダイオードの構造が採用されている。
量が取り込まれ、主通路１内の管断面中央部の流速の７
０％の値が副通路２内の管断面中央部の流速に対応して
いる。また副通路２の分流部分の口径は合流部分の口径
に比べて太きくなっており、合流部分の流速を増大させ
て静圧力を低下させ、かつ副通路２内を通流する空気流
を増やしている。さらに副通路２は発熱素子３の下流側
で、９０度曲流して主通路１と合流するように構成され
、空気の流れの順方向成分と逆方向成分を区別する流体
ダイオードの構造が採用されている。
したがってほとんど逆流成分は副通路２側へは戻らず、
バツクファイヤーやブローバイガス等の影響も受けにく
い構造となっている。また、副通路２内には発熱素子３
の後方に絞シ（図示せず）が設けられ、これは副通路２
側へ取シ込まれる空気量の調整に使われる他、広い流量
範囲に亘って主通路１側へ取シ込まれる空気量と副通路
２側への空気量の割合、すなわち分流比を一定する働き
をもたせている。これは内燃機関等の空気流量検出器に
おいて問題となるが単位時間当シの流入空気総量である
ためであり、この装置のように小形の検出素子を応用す
るような場合には局所点で平均流速全代表する流速値を
得る必要があるためである。さらに上記の分流比を一定
とするために副通路２の入口をベルマウス形状とし、管
壁での圧力損失が流速の２乗で増えるとじう補正効果を
利用して分流比が広い流速範囲にわたって一定となるよ
うに構成している。これは空気の流れの低速域では管内
に２次関数で近似できるような強い流速分布がある層流
的な流れとなっており、副通路２が設けられた管壁付近
の流速が低下するが、逆に副通路２内での管壁や接合部
、屈曲部等の断面形状変化部分での圧力損失が小さく、
多口に空気を取り込むが高速域、大流量時には管内の流
速分布が一様分布に近づいて乱流状態となり、副通路２
内の流速増大分だけ圧力損失が増大して少な目に空気を
取り込む働きがあり、副通路２を主通路１の外側に設け
ることによって局所点で平均流速を代表するような分流
比が一定となる構成を採用している。以上の説明は定常
条件における場合であるが、流れが急変するような非定
常条件についても考慮がなされており、空気力学的な慣
性の観点から副通路２の全長と該通路２全体での圧力損
失係数を適当に選ぶことにより、非定常時の流速と定常
時の流速とを広い流量範囲において対応させている、し
かしこれらの特性は通路内の流速分布が各流速に応じて
理想的な分布形状となるような場合のものであって、現
実に内燃機関等の吸入空気通路へ挿入装着する場合、前
段にはエアーフィルターがあり省スペース等のために吸
気通路が曲げられる等、管断面形状が理想状態から外れ
てしまうなどのことは避けられず異なる車種については
勿論のこと、同一車種においても取付は場所、取付は方
向等の取付は状態の影響を受けざるを得な・い。つまり
、吸入空気通路内の流速分布が乱されることにより、副
通路２側へ取り込まれる空気量が同一平均流速下でも異
なシ、安定して流速を検出することができなくなる。
バツクファイヤーやブローバイガス等の影響も受けにく
い構造となっている。また、副通路２内には発熱素子３
の後方に絞シ（図示せず）が設けられ、これは副通路２
側へ取シ込まれる空気量の調整に使われる他、広い流量
範囲に亘って主通路１側へ取シ込まれる空気量と副通路
２側への空気量の割合、すなわち分流比を一定する働き
をもたせている。これは内燃機関等の空気流量検出器に
おいて問題となるが単位時間当シの流入空気総量である
ためであり、この装置のように小形の検出素子を応用す
るような場合には局所点で平均流速全代表する流速値を
得る必要があるためである。さらに上記の分流比を一定
とするために副通路２の入口をベルマウス形状とし、管
壁での圧力損失が流速の２乗で増えるとじう補正効果を
利用して分流比が広い流速範囲にわたって一定となるよ
うに構成している。これは空気の流れの低速域では管内
に２次関数で近似できるような強い流速分布がある層流
的な流れとなっており、副通路２が設けられた管壁付近
の流速が低下するが、逆に副通路２内での管壁や接合部
、屈曲部等の断面形状変化部分での圧力損失が小さく、
多口に空気を取り込むが高速域、大流量時には管内の流
速分布が一様分布に近づいて乱流状態となり、副通路２
内の流速増大分だけ圧力損失が増大して少な目に空気を
取り込む働きがあり、副通路２を主通路１の外側に設け
ることによって局所点で平均流速を代表するような分流
比が一定となる構成を採用している。以上の説明は定常
条件における場合であるが、流れが急変するような非定
常条件についても考慮がなされており、空気力学的な慣
性の観点から副通路２の全長と該通路２全体での圧力損
失係数を適当に選ぶことにより、非定常時の流速と定常
時の流速とを広い流量範囲において対応させている、し
かしこれらの特性は通路内の流速分布が各流速に応じて
理想的な分布形状となるような場合のものであって、現
実に内燃機関等の吸入空気通路へ挿入装着する場合、前
段にはエアーフィルターがあり省スペース等のために吸
気通路が曲げられる等、管断面形状が理想状態から外れ
てしまうなどのことは避けられず異なる車種については
勿論のこと、同一車種においても取付は場所、取付は方
向等の取付は状態の影響を受けざるを得な・い。つまり
、吸入空気通路内の流速分布が乱されることにより、副
通路２側へ取り込まれる空気量が同一平均流速下でも異
なシ、安定して流速を検出することができなくなる。
従来の装置は以上のように構成されているので、装置の
取付は場所や取付は方向等の影響を受けて納整に手数を
要し安定して高い精度が得られない上、主通路を絞るこ
とによって圧損が増大すると共に、副通路を配すること
で取付は寸法が大きく大型化する等の欠点があった。
取付は場所や取付は方向等の影響を受けて納整に手数を
要し安定して高い精度が得られない上、主通路を絞るこ
とによって圧損が増大すると共に、副通路を配すること
で取付は寸法が大きく大型化する等の欠点があった。
この発明は、かかる欠点を改善する目的でなされたもの
で、吸入空気通路の中央部に発熱素子全囲繞した円筒形
状の整流素子と、この整流素子内に発熱素子の上流側に
伴流発生素子と、整流素子の下流出口側に限流素子を設
けたことにより、装置の取付は状態等に影響を受けるこ
となく精度、耐久性に優れかつ小形、軽量な感熱式気体
流量検出装置を提供するものである。
で、吸入空気通路の中央部に発熱素子全囲繞した円筒形
状の整流素子と、この整流素子内に発熱素子の上流側に
伴流発生素子と、整流素子の下流出口側に限流素子を設
けたことにより、装置の取付は状態等に影響を受けるこ
となく精度、耐久性に優れかつ小形、軽量な感熱式気体
流量検出装置を提供するものである。
以下この発明の一実施例を図について説明する。
第２図において、１は被測定流体となる空気の流れる通
路、４はこの通路１の中央部に同軸状に配した円筒形状
の整流素子で、支持部材４ａでもって通路１の内壁に支
持されている。そしてこの整流素子４内に抵抗が温度に
よって変化する白金等の感温抵抗体からなる発熱素子３
が囲繞されている。５は整流素子４内で上記発熱素子３
の上流側に対向して配置された円柱状の伴流発生素子、
６は上記整流素子４の下流側（出口）に間隔を保って配
設した限流素子で、この限流素子６は半球形状からなり
、その外径は整流素子４の外径と同一あるいはそれ以上
の外径寸法金有している。なお、発熱素子３は上記限流
素子６に取付けられ、この限流素子６に発熱素子３への
給電用の電極が設けである。
路、４はこの通路１の中央部に同軸状に配した円筒形状
の整流素子で、支持部材４ａでもって通路１の内壁に支
持されている。そしてこの整流素子４内に抵抗が温度に
よって変化する白金等の感温抵抗体からなる発熱素子３
が囲繞されている。５は整流素子４内で上記発熱素子３
の上流側に対向して配置された円柱状の伴流発生素子、
６は上記整流素子４の下流側（出口）に間隔を保って配
設した限流素子で、この限流素子６は半球形状からなり
、その外径は整流素子４の外径と同一あるいはそれ以上
の外径寸法金有している。なお、発熱素子３は上記限流
素子６に取付けられ、この限流素子６に発熱素子３への
給電用の電極が設けである。
次に動作について説明する。整流素子４の軸方向の長さ
はその内径の３倍以上に設定されており、これは円筒内
の速度分布が自動車の用途における常用空気流量範囲に
おいてラングバールの助走区間を超え充分発達した流れ
を発熱素子３０周りに形成する条件になっている。した
がって発熱素子３付近の流れは装置の取付は状態や振動
等の外乱の影響を受は難く安定した流れを形成する。ま
た整流素子４は通路１の中央部に配設されているので、
管断面において最大流速が得られる部分であるため冷却
による熱伝達量が大きく、検出出力を高めゲインを太き
くとることができる他、局所点において平均流速を代表
させる働きがある。発熱素子３は空気の流れの順方向の
成分に対しても逆方向の成分に対しても殆んど同等のゲ
インがあり、両流速成分に同様に感応するため限流素子
６を設けて逆方向の流速成分が発熱素子３に直接当たら
ないようにしている。このため発熱素子３からはこうし
た構成は流体ダイオードの働きをするもので、これに加
えて耐熱材料によって整流素子４と限流素子６を構成す
ることでバツクファイヤーやブローバイガス等の影響か
らも回避する役割もある。このように自動車用途におい
て発熱素子３の汚れの問題は空気流量検出の装置のメン
テナンスフリーの法的制約から重要であり、汚れが発熱
素子３の表面に付着することにより等側熱抵抗が増大し
て感度が低下し、出力に経年変化をきたす。
はその内径の３倍以上に設定されており、これは円筒内
の速度分布が自動車の用途における常用空気流量範囲に
おいてラングバールの助走区間を超え充分発達した流れ
を発熱素子３０周りに形成する条件になっている。した
がって発熱素子３付近の流れは装置の取付は状態や振動
等の外乱の影響を受は難く安定した流れを形成する。ま
た整流素子４は通路１の中央部に配設されているので、
管断面において最大流速が得られる部分であるため冷却
による熱伝達量が大きく、検出出力を高めゲインを太き
くとることができる他、局所点において平均流速を代表
させる働きがある。発熱素子３は空気の流れの順方向の
成分に対しても逆方向の成分に対しても殆んど同等のゲ
インがあり、両流速成分に同様に感応するため限流素子
６を設けて逆方向の流速成分が発熱素子３に直接当たら
ないようにしている。このため発熱素子３からはこうし
た構成は流体ダイオードの働きをするもので、これに加
えて耐熱材料によって整流素子４と限流素子６を構成す
ることでバツクファイヤーやブローバイガス等の影響か
らも回避する役割もある。このように自動車用途におい
て発熱素子３の汚れの問題は空気流量検出の装置のメン
テナンスフリーの法的制約から重要であり、汚れが発熱
素子３の表面に付着することにより等側熱抵抗が増大し
て感度が低下し、出力に経年変化をきたす。
−万、伴流発生素子５は上記の汚れが付着するのを防ぐ
作用があり、流速を下げ付着機会を減らすと共に固定し
た淀み点を形成しないようにしている。つまり、汚れは
オイルミストや綿状の塵芥成分からなシ圧力が最大で流
速が零となる汚み点に付着した汚れが核となって成長し
、上流側から堆積する。したがって伴流発生素子５゛は
この汚れ付着機構を絶ち、剥離によって生ずる渦を発熱
素子３に当てることで汚れにくい構造とする働きがある
。ところで、一般に低速域では管断面内の流速分布は２
次関数で近似され、ボアズイユ流と呼ばれる層流状態を
実現するが、高流速域になると乱流の拡散作用によって
管断面内の速度分布が一様に近ずく作用が増大する。し
たがって伴流発生素子５がない場合、流速が増大するに
従って整流素子４内に取込まれる空気量が急速に飽和す
ることになシ、高流量域で出力の変化率が押えられて感
度が低下する現象が見られるが、伴流発生素子５を設け
ることで高流速域で渦の発生を増長し、感度の低下を押
え流量特性全補正することができる。
作用があり、流速を下げ付着機会を減らすと共に固定し
た淀み点を形成しないようにしている。つまり、汚れは
オイルミストや綿状の塵芥成分からなシ圧力が最大で流
速が零となる汚み点に付着した汚れが核となって成長し
、上流側から堆積する。したがって伴流発生素子５゛は
この汚れ付着機構を絶ち、剥離によって生ずる渦を発熱
素子３に当てることで汚れにくい構造とする働きがある
。ところで、一般に低速域では管断面内の流速分布は２
次関数で近似され、ボアズイユ流と呼ばれる層流状態を
実現するが、高流速域になると乱流の拡散作用によって
管断面内の速度分布が一様に近ずく作用が増大する。し
たがって伴流発生素子５がない場合、流速が増大するに
従って整流素子４内に取込まれる空気量が急速に飽和す
ることになシ、高流量域で出力の変化率が押えられて感
度が低下する現象が見られるが、伴流発生素子５を設け
ることで高流速域で渦の発生を増長し、感度の低下を押
え流量特性全補正することができる。
なお、限流素子６の外径は整流素子４の外径と殆んど等
しくなっており、整流素子４の外径も発熱素子３０発熱
部分の長さの５倍以下となるように小さく押えられてい
るので順方向の圧力損失が小さく、可能な限り圧力損失
を押えて吸入空気量を稼ぐという自動車用途での基本要
求に充分満足するものとなっている。また、伴流発生素
子５は円柱状のもの以外、三角柱状や翼状などの形状で
あってもよい。
しくなっており、整流素子４の外径も発熱素子３０発熱
部分の長さの５倍以下となるように小さく押えられてい
るので順方向の圧力損失が小さく、可能な限り圧力損失
を押えて吸入空気量を稼ぐという自動車用途での基本要
求に充分満足するものとなっている。また、伴流発生素
子５は円柱状のもの以外、三角柱状や翼状などの形状で
あってもよい。
第３図に他の実施例を示す。これによれば伴流発生素子
５は温度補償素子を兼ねており、発熱素子３と並設した
構成としている。この温度補償素子は単に白金等の感温
抵抗体の抵抗値のみ量検出するものであり、汚れ等によ
って素子の熱伝達特性が変化しても（”］ら出力に影＠
を及ぼすことなく、実施例のように整流素子４に装着す
ることで製造上の利点もある。
５は温度補償素子を兼ねており、発熱素子３と並設した
構成としている。この温度補償素子は単に白金等の感温
抵抗体の抵抗値のみ量検出するものであり、汚れ等によ
って素子の熱伝達特性が変化しても（”］ら出力に影＠
を及ぼすことなく、実施例のように整流素子４に装着す
ることで製造上の利点もある。
以上説明したようにこの発明によれば、吸入空気通路の
中央部に発熱素子を囲繞した円筒形状の整流素子と、こ
の整流素子内に発熱素子の上流側に伴流発生素子と、整
流素子の下流出口側に限流素子を設けたことにより、装
置の取付は状態等に影響を受けることなく、調整が容易
で、汚れなどの影響も受けにくく、かつ精度や倒久性に
優れると共に小形、軽量化を図ることができる等の効果
がある。
中央部に発熱素子を囲繞した円筒形状の整流素子と、こ
の整流素子内に発熱素子の上流側に伴流発生素子と、整
流素子の下流出口側に限流素子を設けたことにより、装
置の取付は状態等に影響を受けることなく、調整が容易
で、汚れなどの影響も受けにくく、かつ精度や倒久性に
優れると共に小形、軽量化を図ることができる等の効果
がある。
第１図は従来の感熱式気体流量検出装置の断面図、第２
図はこの発明の一実施例による感熱式気伴流量検出装置
の断面図、第３図は他の実施例の断面図である。 １・・・通路、３・・・発熱素子、４・・・整流素子、
５・・・伴流発生素子、６・・・限流素子。 なお、図中、同一符号は同−又は和尚部分を示す。
図はこの発明の一実施例による感熱式気伴流量検出装置
の断面図、第３図は他の実施例の断面図である。 １・・・通路、３・・・発熱素子、４・・・整流素子、
５・・・伴流発生素子、６・・・限流素子。 なお、図中、同一符号は同−又は和尚部分を示す。
Claims (2)
- （１）空気等の被測定流体の流れる通路と、この通路に
同軸状に配した白金等の感温性物質よりなる発熱素子を
囲繞する円筒形状の整流素子と、整流素子内に上記発熱
素子の上流側に対向して配置した柱状の伴流発生素子と
、上記整流素子の下流の出口側に一定間隔をもつて配置
し、該整流素子の外径と同一あるいはそれ以上の外径寸
法を有する限流素子とから構成したことを特徴とする感
熱式気体流量検出装置。 - （２）伴流発生素子が白金等の感温性物質よりなる温度
補償用の素子であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の感熱式気体流量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14901884A JPS6126822A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 感熱式気体流量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14901884A JPS6126822A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 感熱式気体流量検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126822A true JPS6126822A (ja) | 1986-02-06 |
Family
ID=15465868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14901884A Pending JPS6126822A (ja) | 1984-07-16 | 1984-07-16 | 感熱式気体流量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126822A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63210724A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-01 | Honda Motor Co Ltd | 空気流量計 |
| FR2619892A1 (fr) * | 1987-08-31 | 1989-03-03 | Gaz De France | Procede pour prevenir l'encrassement d'un dispositif detecteur d'anomalies et dispositif pour l'execution de ce procede |
| US4841938A (en) * | 1986-11-04 | 1989-06-27 | Vdo Adolf Schindling Ag | Device for determining the direction of flow |
| EP0386966A2 (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-12 | Hitachi, Ltd. | A hot-wire air flow meter and internal combustion engine provided with the same |
| US9995338B2 (en) | 2013-04-10 | 2018-06-12 | Thk Co., Ltd. | Motion guide device |
-
1984
- 1984-07-16 JP JP14901884A patent/JPS6126822A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4841938A (en) * | 1986-11-04 | 1989-06-27 | Vdo Adolf Schindling Ag | Device for determining the direction of flow |
| JPS63210724A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-01 | Honda Motor Co Ltd | 空気流量計 |
| FR2619892A1 (fr) * | 1987-08-31 | 1989-03-03 | Gaz De France | Procede pour prevenir l'encrassement d'un dispositif detecteur d'anomalies et dispositif pour l'execution de ce procede |
| EP0386966A2 (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-12 | Hitachi, Ltd. | A hot-wire air flow meter and internal combustion engine provided with the same |
| US9995338B2 (en) | 2013-04-10 | 2018-06-12 | Thk Co., Ltd. | Motion guide device |
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