JPS6216653Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、自動車等のエンジンの吸入空気量を
測定するカルマン渦流量計、特にエンジンルーム
内の厳しい高温環境によつて渦検出信号の信号処
理回路が破損したりまた特性が劣化したりするの
を防ぐようにしたカルマン渦流量計に関する。

この種のカルマン渦流量計としてはたとえば実
開昭55−28998号公報に開示されているようなも
のがある。この流量計においては、渦検出信号の
信号処理回路をバイパス通路内に収納し、その信
号処理回路をバイパス通路内を流れる空気で冷却
するようにしているため、実際信号処理回路が高
温に成り得る吸入空気の低流量状態の時には、管
路に比べて抵抗が大きいバイパス通路へ微少量の
空気しか流れず、冷却効果が低い。

本考案は、このような点に鑑みてなされ、高温
に成り得る吸入空気の低流量状態において、十分
な冷却効果を得ることのできるようにしたカルマ
ン渦流量計を提供することを目的とする。

このような目的は、本考案によれば、渦検出信
号の信号処理回路をボツクス内に収納し、このボ
ツクスを、一方ではスロツトルバルブの下流側の
吸気通路にパイプを介して連通させ、かつ他方で
は大気に開放し、スロツトルバルブ下流側の吸入
負圧によつて大気をボツクス内に導入して、前記
信号処理回路の構成部品を冷却するようにするこ
とによつて達成される。

本考案の優れた実施態様によれば、信号処理回
路の構成部品の冷却用大気は渦発生体下流でかつ
スロツトルバルブの内流側の吸気管内からボツク
ス内に導入される。

次に、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図はこの本考案の流量計を車に搭載した状
態を示す全体構成図、第２図および第３図は流量
計の縦断面図および横断面図、第４図は振動子の
平面図である。

第１図において、EGはエンジン、SDは吸気通
路である。吸気通路SDは、エアクリーナＬ，フ
イルターエレメントＦ，吸気管Ｓおよびスロツト
ルバルブＤ等から構成されている。KVは吸気通
路SD内に設けられた渦流量計で、吸気管Ｓの一
部を形成する管路１と、この管路１内の流れを安
定化するための整流格子Ｍと、この管路に挿入さ
れて渦を発生するための渦発生体２と、発生した
渦の圧力変化を光信号に変換し、渦の周波数に対
応した光パルスを出力する渦検出機構３とから主
として構成されている。３０は後で詳細に述べる
パイプ、３１は絞りである。

次に、第２図および第３図において、１は管
路、２はカルマン渦を発生するための１対の渦発
生体、３は渦検出部である。渦発生体２は詳細に
は示されていないが、一対の二等辺三角形の上流
柱状体と、等脚台形の下流柱状体とより構成され
ており、この二つの柱状体は一定間隔を隔てて流
れに垂直に挿入されている。７ａ，７ｂは下流柱
状体の軸方向端部近傍の両側面に設けられたスリ
ツトで、発生した渦の圧力変化を導くためのもの
である。第４図において、８は厚さ20μ前後の薄
い金属で形成された振動子で、渦の圧力が作用す
る振動板９と、この振動板９をその重心を含む線
対称な軸上で保持して、ねじり振動を行なわせる
ための一対のスパンバンド１０ａおよび１０ｂ
と、このスパンバンドの固定端となる枠体１１と
をほぼ一定厚さの一枚の金属板から一体に成形し
て造られており、振動板９はその中心軸に対して
重量の平衡が保されている。また、スパンバンド
１０ａおよび１０ｂのテイメンジヨンで定まるね
じりバネ定数は、渦の微少な圧力変化に対しても
十分な角度だけ振動板９が変位するよう極力低く
し、かつその共振周波数もできるだけ小さく設計
されている。なお、１１ａ，１１ｂは打ち抜き部
である。第３図において、１２はこの振動板８を
収納するハウジングで、下部プレート１３と上部
プレート１４とより構成されている。この下部プ
レート１３と上部プレート１４には、振動子８の
形状に対応したほぼ同一形状の凹溝（図示なし）
が対向して設けられており、渦発生体２のフラン
ジ１５の上に下部プレート１３、振動子８、およ
び上部プレート１４を順次積層することにより振
動子８が保持されるとともに、振動室１６とスパ
ンバンドの収納室１７ａおよび１７ｂが形成され
る。振動室１６は、振動子８の振動板９によつて
上２６，下１９ａ，１９ｂの二つの部屋にほぼ二
等分され、更に振動板９と下部プレート１３とで
形成される部屋は、下部プレート１３の振動板９
の回転軸に対向した位置に設けられた突起１８に
よつて部屋１９ａと１９ｂとに二等分されてお
り、部屋１９ａおよび１９ｂはそれぞれ孔２０ａ
および２０ｂを介して渦発生体２のスリツト７
ａ，７ｂに連通している。この突起１８は部屋１
９ａ，１９ｂ間の流体の流通を防止して、スリツ
ト７ａまたは７ｂからの渦の圧力変化を損失なく
振動板９へ伝えることを目的とするもので、この
突起１８と振動板９との隙間は、振動板９のねじ
り振動を阻害しない範囲で極力小さく、例えば
0.1〜0.2mm程度とすることが望ましい。また、同
様な目的から、振動板９の周縁と振動室１６との
隙間も同程度の値にすることが望ましい。第３図
において、２１はスパンバンド１０ａおよび１０
ｂに張力を加えるための調整ネジで、スパンバン
ド１０ｂの中心軸上に設けられており、該調整ネ
ジ２１によりスパンバンド１０ｂの周縁の固定部
と、下部プレート１３に設けた突起２２との間を
押圧して張力を加え、この張力によつて振動子８
のたわみ振動を防止するものである。

第２図において、２３は発光素子、２４は受光
素子で、それぞれ振動板９の上面と対向して配置
させ、かつ、その光軸が振動板９の回転中心軸を
通るように構成してある。

また、２５はこの発光および受光素子２３およ
び２４の駆動や、出力信号の処理を行う信号処理
回路部で、受光素子２４の出力信号のうち交流成
分のみを採りだす結合回路と、この信号をパルス
化する比較器等から構成されている。なお、信号
処理回路部２５はプリント基板２６に設けられて
いる。

なお、３４は渦検出機構３および信号処理回路
部２５等を収納するボツクスである。

次に動作を説明する。

例えば、渦発生体２の上側（スリツト７ｂ側）
に渦３０が生じると、スリツト７ｂの付近の圧力
は反対側のスリツト７ａの付近よりも低下するの
で、このスリツト７ｂに連通した部屋１９ｂの圧
力も反対側のスリツト７ａに連通した部屋１９ａ
の圧力よりも低くなる。ここで、例えば第４図を
参照して振動板９の回転軸の回りの力の平衡を考
えると、振動板９の上面に加わる圧力はその全面
でほぼ一定であり、振動板９の下面に加わる圧力
は、この場合は部屋１９ｂの方が部屋１９ａより
も低くなつているので、結局振動板９には部屋１
９ａと部屋１９ｂとの圧力差に対応した時計方向
のモーメントが作用し、これによつて振動板９が
時計方向に回転するが、この回転は振動室１６の
底面と上面とにより、その振幅が規制される。次
いで、渦発生体の反対側に渦ができると、今度は
部屋１９ａの圧力が部屋１９ｂの圧力よりも低下
するので、振動板９は反時計方向に変位するが、
この場合も上記と同様に振動室１６の底面と上面
とによつてその振幅が規制される。すなわち、振
動子８は一対の渦の発生に伴なつて一往復のねじ
り振動を行なうが、その振幅は振動室１６の壁面
で規制されるため、渦の圧力が変化してもほぼ一
定振幅に保たれることになる。ここで、振動板９
はその回転中心軸の回りにほぼ質量の平衡が保た
れているので、外部振動による慣性力は回転軸の
回りでは打ち消され、ねじり振動を生じることは
ない。また、スパンバンド１０ａおよび１０ｂに
は常時張力を加えているので、振動子８は垂直方
向の外部振動に対しても殆んど追随せず、この点
からも外部振動の影響を無くすことが可能とな
る。なお、このようにスパンバンドに張力を加え
ても、そのねじりバネ定数には殆んど影響しない
ので、渦の検出感度を低下させることなく耐振性
を向上できる効果がある。

このように、振動子８は渦の発生に伴なつて振
動室１６内でねじり振動を行なうのであるが、こ
の振動を例えば10Hz〜1KHzにも及ぶ広い渦周波
数範囲で規則的に行なわせるためには、渦の圧力
変化を損失なく直接振動板９に作用させることが
重要である。このために、この考案では渦発生体
２の軸方向端部にスリツト７ａ，７ｂを設けて最
短距離で渦の圧力変化を部屋１９ａおよび１９ｂ
に導入するとともに、突起１８によつて部屋１９
ａと部屋１９ｂ間の洩れを極めて小さくし、さら
に振動板９の周縁と振動室１６との壁面との隙間
で部屋２６と部屋１９ａおよび１９ｂとの間の洩
れをも少なくしたので、損失なく受圧板（振動
板）に渦の圧力が作用し、これにより安定に渦を
検出することができる。

本考案においては、信号処理回路部２５の構成
部品を冷却するめの大気をボツクス３４内に導入
するために、次のような工夫をしている。すなわ
ち、第１図および第３図において、３０はエンジ
ンの吸入負圧を導くパイプで絞り３１を介して回
路ボツクス３４内に接続している。また、３２は
回路ボツクス内に空気を導入する導入パイプで、
エアフイルタ３３を介して大気に開放されてい
る。この様に構成すると、エンジンの吸入負圧に
よつて、エアフイルタ３３−導入パイプ３２−ボ
ツクス３４−パイプ３０−吸気通路SDを順次通
る空気流路が形成され、従つてエンジンルーム内
の温度が高くなつても、回路ボツクス３４内には
常に空気が流れているので、信号処理回路部２５
の回路素子の温度上昇を防止することができる。
特に、高速走行後のアイドリング時にはエンジン
ルーム内の温度が最も上昇するが、この場合に
も、エンジンの吸入負圧は大きいので回路ボツク
ス３４内に空気を流すことができ、十分な冷却効
果が得られる。

尚、エンジンのスロツトルバルブ全開時には吸
入負圧が小さくなり、回路ボツクス３４内への空
気の導入は低下するが、この場合は、管路内を多
量の空気が流れているので回路ボツクス３４内の
温度は問題とならない。さらに、この空気の導入
は、アイドリング流量の0.1％以下なので、流量
計の精度その他に影響は与えない。

また、空気の導入口は吸気管路内に開放しても
良く、この場合はエアフイルタ３３はいらなくな
る。特に、第３図において点線で示したように、
渦発生体２の下流でかつスロツトルバルブＤの上
流側に導入口を開口すれば、導入される空気の量
は導入口以前で計測されるため精度に全く影響せ
ず一層有効である。

以上に説明したように、本考案によれば、カル
マン渦流量計の回路ボツクス内の信号処理回路の
冷却を、スロツトルバルブ下流の負圧を用いて空
気を該ボツクス内に流すようにして行なうため、
実際該信号処理回路が高温に成り得る吸入空気の
低流量態においてもスロツトルバルブ下流の大き
な吸入負圧によつて十分な冷却効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による流量計を車に搭載した状
態を示す全体構成図、第２図および第３図はその
流量計の縦断面図および横断面図、第４図は振動
子の平面図である。 ２……渦発生体、３……渦検出部、８……振動
子、３０……パイプ、３１……絞り、３２……導
入パイプ、３３……エアフイルタ、EG……エン
ジン、SD……吸気通路、Ｄ……スロツトルバル
ブ、Ｓ……吸気管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 自動車等のエンジンの吸入空気量を測定する
   カルマン渦流量計において、渦検出信号の信号
   処理回路をボツクス内に収納し、このボツクス
   を、一方ではスロツトルバルブの下流側の吸気
   通路にパイプを介して連通させ、かつ他方では
   大気に開放し、スロツトルバルブ下流側の吸入
   負圧によつて大気をボツクス内に導入して、前
   記信号処理回路の構成部品を冷却することを特
   徴とするカルマン渦流量計。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の流量計
   において、前記信号処理回路の構成部品の冷却
   用大気は渦発生体下流でかつスロツトルバルブ
   の上流側の吸気管路内からボツクス内に導入さ
   れることを特徴とするカルマン渦流量計。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   記載の流量計において、前記信号処理回路の構
   成部品はプリント基板に設けられていることを
   特徴とするカルマン渦流量計。