KR100321323B1 - 공기유량측정장치 - Google Patents

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KR100321323B1
KR100321323B1 KR1019930018587A KR930018587A KR100321323B1 KR 100321323 B1 KR100321323 B1 KR 100321323B1 KR 1019930018587 A KR1019930018587 A KR 1019930018587A KR 930018587 A KR930018587 A KR 930018587A KR 100321323 B1 KR100321323 B1 KR 100321323B1
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고바야시찌히로
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이누이 도모지
히다치 오토모티브 엔지니어링 가부시키 가이샤
가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 별명은 유량 측정장치의 상류측 공기통로를 형성하는 덕트 및/또는 에어클리너의 형태 변형에 기여하는 오차를 줄이기 위해 개선되어 유량 측정의 고정확도를 제공하는 자동엔진의 흡입공기 유량을 측정하는 공기유량 측정장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시 형태에서, 부공기통로의 입구 개구는 주공기통로의 축을 포함하도록 배치되고, 부공기통로의 출구 개구는 주공기통로를 구획하는 벽근처에 배치된다. 출구 개구에서의 주공기 유동의 국부 압력감소를 위해, 주공기통로의 공기유동에 장해가 되는 돌출부나 평편부가 출구 개구의 바로 상류측에 마련된다. 다른 형태로는, 부공기통로의 입구가 개방되는 입구면이 공기의 유동 방향으로 단차 형성되어 주공기통로의 다른 영역으로부터 부공기통로의 공기유량 측정부로 공기가 유도될 수 있고 이들 다른 영역에 미리 선택된 우선 순위에 따라 제공한다.

Description

공기유량 측정장치
본 발명은 열 발생 저항기를 이용하는 형태의 공기유량 측정장치에 관한 것으로, 특히 자동엔진에서 실행되는 연료분사조절에 이용되는 공기유량 정보를 얻기 위해 자동엔진의 흡입공기유량을 측정하는데 이용되는 상기 형태의 공기유량 측정장치 에 관한 것이다.
열 발생 저항기를 이용하는 형태인 종래의 공기유량 측정장치는 예를들면, 일본국 특허 출원 공개 번호 제 평2-232524호에 기재되어 있다. 이 종래의 장치는 주공기통로의 벽 근처에 마련된 합류출구에서 개방되기 위해 유량측정부의 하류측부에서 직각으로 구부러지고 리세스된 입구를 갖는 부공기통로를 포함하고, 이로써 공기유량 측정장치의 상류측 영역에서 발생하는 공기유동의 오프셋으로 인한 공기유량 측정장치의 출력변동을 감소시킨다.
그러나 이 구성은 유량측정부의 하류측 부공기통로 영역에서 나타나는 유속이 작은 기류의 오프셋에 의한 측정 출력 값의 오차 또는 편차를 마이너스측으로 만족스럽게 감소시킬 수 없다. 덧붙여, 상기 기술된 구성은 유량측정부의 상류측부공기통로 영역과 주공기통로의 중심사이 영역에서 속도가 크도록 공기유동의 오프셋을 야기하는 에어클리너 또는 다른 구성요소에 의한 영향을 제거시키지 못한다. 그래서, 위에 언급된 공지의 구성은 상기한 공기유동의 오프셋이 있는 경우 야기된 플러스측으로의 측정 출력의 오차 또는 편차를 만족스럽게 감소시킬 수 없다.
그래서, 공지된 공기유량 측정장치는 공기유량 측정장치의 상류측 도관의 다양한 배열과 에어클리너의 여러 형태에 대해 충분히 높은 측정 정확도를 제공하기 위해서는 설계되지 않고, 에어클리너의 특정 형태에만 적용된다.
그래서, 공지된 공기유량 측정장치는 측정장치의 상류측 도관의 특정형태와 결합될 때에만 측정 정확도를 제공한다. 유량의 오프셋 특히, 일직선 덕트가 채용되는 경우에 주공기통로의 중심부에서 속도가 가장 높은 오프셋으로 인한 영향을 제거하여 에어클리너의 여러 설계와 자동엔진의 공기 덕트에 적당한, 충분히 높은 측정 정확도를 제공하는 공기유량 측정장치는 제안되고 있지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 상류측 구조체의 여러 형태, 즉 공기유량 측정장치의 상류측의 에어클리너와 덕트의 형태에 적합하며, 공기유량을 정밀도 높게 측정할 수 있는 공기유량 측정장치를 제공하는 것이고, 특히 이러한 상류측 구조체의 형태로 주공기통로의 중심부에서 유량을 가장 크게 개선시키는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에 있어서는, 공기흡입용 주공기통로; 주공기통로에 흐르는 공기의 일부를 통과시키고, 그의 내부에는 유속측정부가 배치되어 있는 부공기통로; 그리고 부공기통로의 출구의 상류측영역에서 주공기통로에 설치되 어 부공기통로의 출구 주위의 주공기통로의 영역에서 압력을 감소시키는 감압수단을 포함하여 구성된 공기유량 측정장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 공기흡입용 주공기통로; 주공기통로의 축에 배치되고 주공기통로를 복수의 부분으로 분할하는 브리지; 주공기통로에 흐르는 흡입공기의 일부를 통과시키는 브리지에 형성되고, 유속측정부를 그 안에 제공하고 브리지의 상류측 종단면에 형성된 입구 개구와 하류측 종단면 또는 브리지의 측면에 제공된 최소한 하나의 출구를 가진 부공기통로; 그리고 출구의 바로 상류측 부분에서 브리지의 측면 상에 제공된 돌출부로 이루어진 공기유량 측정장치가 제공된다.
본 발명에 따르면 공기흡입용 주공기통로; 주공기통로에 흐르는 공기 일부를 통과시키고 유량측정부가 그 안에 제공된 부공기통로로 이루어진 공기유속 측정장치가 제공되어 있고, 부공기통로의 입구가 개방되는 입구면은 주공기통로에 공기유동 방향으로 단차가 형성된다.
본 발명에 따르면 공기흡입용 주공기통로; 주공기통로에 흐르는 공기 일부를 통과시키고 유속측정부를 그 안에 배치한 부공기통로; 그리고 유속측정부의 상류측 위치에서 부공기통로에 제공되어 주공기통로의 축을 따라 연장한 복수의 부분으로 부공기통로의 공간을 분할하는 격벽으로 이루어진 공기유량 측정장치가 제공된다.
본 발명은 또한 상기한 형태중 어느 하나의 공기유량 측정장치, 그리고 제어되는 유량 및 타이밍으로 연료를 분사하는 연료 분사수단; 그리고 흡입공기의 유량을 나타내는 공기유량 측정장치로부터 신호를 받고 이 신호에 근거한 분사량과 타이밍을 연산하고 이 연산결과를 연료 분사수단에 보내는 제어유닛으로 이루어진 내연기관용 연료 제어시스템올 제공한다.
일반적으로, 에어클리너와 덕트의 여러 형태는 공기유량 측정장치의 상류측에서 조립된다. 에어클리너와 덕트의 다른 설계 및 구성은 공기유량 측정장치의 상류측 공기통로의 단면위에서 다른 유속분포의 변화를 가져온다. 이 유속 분포패턴은 크게 세 형태로 분류되는데; 유속이 공기통로의 전체 단면 영역 위에서 균일한 패턴; 유속이 내부 영역에서 보다 만곡된 방사상 외부영역에서 더 크도록 덕트가 구부러진 층을 이룬 또는 박층 패턴; 그리고 유속이 통로의 코어부에서 가장 크고 통로를 한정하는 벽근처 외주영역에서 가장 낮게 되도록 긴 일직선 덕트로 형성된 곡선형상 패턴이 있다.
유속 분포패턴 이 유량측정으로 인한 유속 분포패턴의 부분에 상관없이 전체 단면영역에서 균일할 때 측정시의 오차는 생기지 않는다. 그러나, 층을 이룬 유속 분포패턴 이나 곡선형상 유속 분포패턴은 공기유량 측정장치의 상류측에서 나타나는 경우, 측정된 출력이 측정위치에 따라 크게 변동된다.
층을 이룬 유속 분포패턴에서, 유속의 변화는 통로를 한정하는 벽근처의 공기통로의 원주영역에서 비교적 크지만 축 주위의 중심영역의 공기유동 상태는 균일한 유속 분포패턴의 것과 동일하다. 이 사실로 비추어, 본 발명의 일 형태에서, 부공기통로의 입구 개구는 주공기통로의 축을 포함하도록 위치되어 공기는 바람직하게 주공기통로의 중심부로부터 유속측정부로 인도된다. 이로써 측정 출력이 마이너스측, 즉 더 작은 측으로 이전하거나 벗어나는 것을 방지한다.
그런, 상기 배열은 곡선형 유속 분포패턴이 있는 경우에서와 같이, 부공기통로의 입구 개구의 상류측 유속이 클 때 적당히 이용될 수 없다. 왜냐하면, 이 경우에 측정 출력이 플러스측으로 즉 더 큰 측으로 이전되는 결과로, 높은 유속을 나타내는 유동의 중심부에서 유속이 측정되기 때문이다. 이 사실로 비추어, 다른 형태의 본 발명은 주요공기유동의 속도가 합류출구의 바로 상류측 영역에서 낮은 경우에 부공기통로의 합류출구에서 약간의 압력 강하가 발생하게 되는 것을 제안한다. 이것은 부공기통로의 입구 개구에서 멀리 떨어진 공기속도가 낮은 위치에서, 예를들면, 곡선형 유속 분포패턴의 경우 유속이 낮으면 주공기통로를 한정하는 벽근처에서 부공기통로의 합류출구를 위치시키고, 합류출구의 바로 상류측 위치에서 브리지의 측면 상에 돌출부를 제공하여 성취된다. 이 배열로서, 곡선형 유속 분포패턴이 공기유량 측정장치의 상류측에 위치하는 경우 플러스측에 발생한 측정 출력의 변이 또는 편이를 보상할 수 있다.
유속 분포패턴은 에어클리너와 덕트의 형태 같은 요소에 따라 폭넓게 변동한다. 이런 다양한 분포패턴에도 불구하고 고도의 측정정밀도를 충분히 성취하기 위해, 다른 영역에서 유량변동으로 인한 영향정도를 국부적으로 조절할 필요가 있다. 합류출구의 상류측 주공기통로의 공기유속으로 인한 영향정도는 브리지의 양측면상에 제공된 돌출부의 높이를 변경시킴으로써 제어 가능하다.
부공기통로의 입구가 개방되는 입구면에 단차를 두어, 이들 영역에 미리 선택된 선택사항을 주면서, 유속 측정장치의 상류측 주공기통로에서 여러 영역으로부터 공기를 받는 것이 가능하다.
그래서 입구 개구와 합류출구의 위치 및 크기 같은 요소와 합류출구의 상류측에 배치된 돌출부의 형태를 최적화함으로써, 에어클리너와 측정장치의 상류측 덕트의 형태의 변화에도 불구하고 출력변동이 감소된 공기유량 측정장치를 성취할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 제1도 내지 제32도를 참조하여 기술될 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 1 실시예의 단면도이고, 제2도는 상류측(제1도에서 볼 땐 좌측)에서 볼 때의 단면도이고, 제3도는 제1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도이다.
공기유량 측정장치는 주공기통로(5)를 한정하는 몸체(3)를 구비한다. 브리지(2)가 몸체(3)에 형성되어 주공기통로(5)를 통해 몸체(3)의 벽의 대향 종단을 이어준다. 브리지(2)에 형성된 부공기통로(4)에는 흡입공기의 온도검출용 열 감지 저항기(8)와 공기유량 측정용 열 방생 저항기(7)가 공급된다. 열 발생 저항기와 열 감지 저항기는 지지부재(10)를 통해 구동회로와 합체한 모듈(9)에 전기적으로 접속된다. 부공기통로(4)는 부공기통로입구(4a)를 가지고 주공기통로(5)와 평행하게 연장한 축부분을 갖는다. 축통로는 열 발생 저항기가 배치된 유량측정부의 하류측 부분에서 직각으로 구부러져, 합류출구(4b)에서 개방되도록 연장된 직경부를 형성한다. 주공기통로(5), 브리지(2) 및 부공기통로(4)는 몸체(3)에 일체로 형성된다.
부공기통로(4)의 축부분의 축은 주공기통로(5)의 축에서 편이되어 있다. 부공기통로입구(4a)는 주공기통로(5)의 중심부를 포함하도록 연장되고 테이퍼된 저부를 가져 입구(4a) 영역 내로 향한 공기가 유량측정부에 달하도록 부공기통로 내로 인도된다.
이 배열에 따르면, 공기유동의 비균일 유동분포 또는 오프셋이 있어 부공기통로(4)의 축부분의 상류측에서 낮은 유속을 나타낼 경우에도 그 속도가 균일한 공기유동의 속도에 가까운 주공기통로(5)의 중심부에서의 공기유동이 유도된다. 이 배열은 균일한 공기유동이 주공기통로(5)에서 어떠한 오프셋도 없이 형성되는 경우 얻는 값으로부터 공기유량 측정장치의 출력 값의 편차를 감소시킨다.
제3도에서 나타낸 바와 같이, 부공기통로(4)로부터의 공기가 주공기통로(5)를 통해 흐르는 공기와 합류하는 경우 돌출부(1)는 부공기통로(4)의 합류출구(4b)의 상류측 브리지(2)의 양측 상에서 형성된다. 브리지(2)의 양측 면을 따라 주공기통로(5)에 흐르는 공기는 돌출부(1, 1)에 충돌하여, 주요 공기유속을 증가시킴으로써 브리지(2)의 양측으로부터 흐르는 공기의 박리 또는 버블이 합류출구(4b)가 있는 영역의 근처에 생긴다. 이는 주공기통로(5)의 공기압이 이 영역에서 감소되어 부공기통로(4)로 인도된 공기가 주공기통로(5)의 공기유동으로 방해받지 않고 합류출구(4b)를 통해 배출될 수 있는 결과로 생긴다. 그래서 합류출구(4b)를 통한 부공기통로(4)로부터의 공기배출이 촉진된다. 그 결과로, 돌출부(1, 1)의 제공 덕분에, 합류출구(4b)의 상류측 주공기통로(5)의 영역에서 유속이 증가되면서 부공기통로내의 공기유량이 증진된다.
측정장치의 상류측 주공기통로에서의 공기유동을 곡선형 속도분포를 가져 공기의 유속이 주공기통로의 중심영역에서 가장 큰 경우에, 공기유량 측정장치의 출력은 부공기통로입구(4a)가 주공기통로(5)의 중심영역에서 공기유동의 부분을 잡도록 형태되기 때문에 더 큰 측으로 편이되는 경향이 있다. 그러나, 이러한 측정 출력의 편이는 다음 이유로 상기된 실시예에서 억제된다. 즉, 이 곡선형상의 유속분포 존재시, 유속은 주공기통로의 벽근처에 배치된 합류출구(4b) 주위영역에서 비교적 작고, 이로써 전술한 공기유동의 분리는 작아진다. 결과적으로, 합류출구(4b)가 있는 영역에 나타나는 감압이 유속분포가 균일한 경우보다 더 작아서, 부공기통로(4)를 통한 공기유량이 이에 상응하여 감소되고, 상기한 측정 출력의 편이를 억제시킨다.
본 실시예에서, 부공기통로(4)는 내부에 형성되어 있는 브리지(2), 주공기통로(5) 그리고 회로모듈용 장착부가 플라스틱 성형이나 주조로 하나의 몸체(3)로서 일체로 형성될 수 있다. 이 경우에, 부공기통로(4)의 직경부는 주조 또는 성형으로 브리지(2)의 하류측에서 홈을 형성하고, 홈의 측면 벽의 하류측이나 후방 종단에 커버(6)를 부착하여 형성된다. 커버(6)는 몸체(3)의 벽을 결합시키도록 연장되고, 홈의 측면 벽은 몸체의 벽에 인접한 이들 종단에서 제거되어 브리지(2)의 좌측 및 우측에서 개방된 한 쌍의 개구를 제공하고 이로써 합류출구(4b)를 형성한다.
부공기통로 합류출구(4b)에서 공기유동의 버블로 인해 발생된 와동(vortice)은 각 관형돌출부(1)의 상류측 모서리의 형태에 의해 크게 영향받는다. 즉, 관형돌출부의 상류측 모서리가 둥글지 않은 경우에는, 돌출부의 돌기가 작을 때에도 큰 버블효과가 나온다. 주형의 내구성에 손상주지 않고 각 관형돌출부(1)의 둥글지 않은 상류측 모서리를 얻기 위해, 관형돌출부(1, 1)의 상류측 평평면의 평면과 일치하는 분할면을 갖는 스플릿 주형으로 일체된 구조체를 얻는다. 성형 또는 주형시, 두꺼운 벽부분은 수직패턴 드로잉으로 제거될 수 없다. 그러나, 이 실시예에서, 몸체(3)의 벽에서 빈 부분 개구(11)가 형성되어 두꺼운 벽부분의 수축으로 생기는 변형을 방지할 수 있다.
제4도 내지 제6도는 상측으로 면한 평평면(2a)이 부공기통로의 합류출구의 상류측에 제공되어 버블 와동을 발생시키는 제 2 실시 예를 나타낸다.
더욱 상세하게는, 제4도는 제 2 실시예의 단면도이고, 제5도는 상류측(제4도에서 볼 때 좌측)에서 본 단면도이고, 제6도는 제4도의 선 Ⅵ-Ⅵ의 단면도이다.
제1도 내지 제3도의 제 1 실시예에서와 같이, 주공기통로(5)와 부공기통로(4)는 공기유량 측정장치 몸체(3)에 형성된다. 열 발생 저항기(7)와 온도감지 저항기(8)를 포함하는 유량측정부가 부공기통로(4)에 구비된다. 이 실시예에서, 부공기통로의 입구(4a)는 주공기통로(5)의 중심영역 근처에 제공되고 부공기통로(4)는 유량측정부의 하류측에서 복수로 분기되어 복수의 합류출구(4b)를 제공한다. 부공기통로의 입구(4a)가 주공기통로(5)의 중심영역에 배치되기 때문에, 층을 이룬 유동패턴이 공기유량 측정장치의 상류 영역에서 발생되는 경우 측정 출력의 편이를 마이너스측으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 반면에 주공기통로의 공기유동이 곡선형 유속 분포패턴을 나타내어 최고속도가 주공기통로의 중심영역에 나타나는 경우에 측정 출력의 플러스측으로의 편이는 증가된다. 이 실시예에서 이러한 측정 출력의 편이를 플러스측으로 억제하기 위해, 부공기통로(4)는 유량측정부의 하류측 부분에서 직각으로 구부러지고 부공기통로(4)의 합류출구(4b)는 주공기통로(5)의 벽근처에 배치된다. 상기 언급된 평평면(2a)은 합류출구(4b)의 상류측에 배치된다.
운전시, 주공기통로(5)에 흐르는 공기는 평평면(2a)의 양측면에 분산되도록 평평면(2a)상에 충돌하여, 평평면(2a)의 하류측 브리지(2)의 측면에 버블 와동을 형성한다. 평평면에 충돌하는 공기의 속도가 클수록, 브리지의 측면 벽에 버블 와동은 더욱 활발해진다. 따라서, 합류출구(4b)의 상류 영역에서 주요공기 유동의 유속이 증가되어 큰 버블 와동이 발생하는 경우에, 합류출구(4b)를 통해 부공기통로로부터 나오는 공기유동에 대한 주공기통로에서의 주요공기 유동으로 인한 저항은 감소되고, 이것은 부공기통로에 흐르는 공기의 유량을 증가시킨다. 주공기통로의 공기유동은 곡선형 속도 분포패턴을 가져 주공기통로의 중심영역에 최고속도가 나타나는 경우에, 유속이 부공기통로(4)의 입구(4a) 상류 영역에서 높고 합류출구(4b)의 상류 영역에서 낮다. 이것은 부공기통로(4)를 통한 공기의 유량을 감소시켜, 부공기통로(4)로 흐르는 고속의 공기에 의한 플러스측으로의 측정압력 편이를 억제한다.
제7도는 회로모듈(9)이 몸체(3)의 벽에 형성된 구멍 안으로 삽입되어 주공기통로(5)내로 돌출한 브리지(2)와 일체화되어 있는 제 3 실시예의 단면도이다. 제8도는 상류측에서 본 실시예의 단면도이고, 제9도는 제7도의 선 Ⅸ-Ⅸ의 단면도이다.
본 실시예에서, 부공기통로(4)는 두 입구(4a)를 가지고 이들중 하나는 주공기통로(5)의 중심을 포함하는 영역에서 개방된다. 이들 입구(4a)로부터 통하는 도관은 열 발생 저항기(7)의 상류측 부분에서 서로 합류하여 부공기통로(4)의 축부분을 형성한다. 다음에 이 부공기통로(4)는 부공기통로(4)의 직경부를 형성하도록 직각으로 구부러진다. 몸체(3)는 브리지(2)와 회로모듈을 장착하는 시트를 수용하는 개구를 지닌 단순한 실린더형으로 되어 있다.
본 실시예에서 삼각형상 단면을 갖는 돌출부(1, 1)는 합류출구(4b)의 바로 상류측 위치에서 브리지(2)의 양측면에 제공되어 제1도 및 제3도와 관해 설명된 실시예보다 버블 와동 구역을 더욱 안정되게 한다. 이들 돌출부(1, 1)는 오프셋이나 불 균일한 유속분포에 대한 효과가 제3도의 돌출부와 제16도의 평편부에 의한 것과 거의 동일하게 한다.
브리지(2)는 삼각형 돌출부의 하류측면과 일치하는 분할면을 갖는 슬플릿 주형을 이용하여 주조 또는 성형하여 형성될 수 있다. 이러한 구성으로, 삼각형상 차양형상 돌출부(1)는 예각의 정점을 갖도록 형상되어, 높이가 감소된다.
제10도 내지 제12도는 제1도에 나타낸 실시예의 변형으로 버블 와동을 발생시키는 다른 배열이다. 이 변형들은 제3, 6 및 9도에서 나타낸 것과는 다른 세개의 배열형태의 예시이고, 제1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도로 나타내었다.
특별히, 제10도에서 브리지는 공지된 공기유량 측정장치의 형태와 동일한 형태로 되어 있다. 그러나, 제10도에서 한 쌍의 로드형 장애물(2b)이 합류출구(4b)의 상류측 영역에 제공되어 버블 와동을 발생하도록 주요공기 유동을 방해한다. 이 변형에서 브리지 자체의 표면은 공기유동의 버블을 야기하지 않지만 브리지 근처에 배치된 로드형 장애물(2b)이 주요공기 유동에 장애가 되어 이들 로드형 장애물(2b)의 바로 하류측과 부공기통로의 출구 바로 하류측 영역에서 발생된다. 이로써 전술한 실시예의 돌출부 또는 평평면에 의한 효과와 동일한 효과를 발생시킨다. 원형의단면을 갖는 장애물이 본 변형 예에서 이용되었지만, 직각형이나 삼각형 단면 같은 다른 단면을 갖는 장애물도 버블 와동 발생효과를 증가시키는데 이용 가능하다.
제11도는 제9도에 나타낸 배열의 변형 예이다. 즉, 이 경우에서, 삼각형 단면의 각 돌출부는 브리지(2)의 상류측 종단 모서리중 하나로부터 실제 길이 위에 연장된 상류측 경사면을 가져 유량 측정장치의 하류측 종단 쪽으로 집중하고 돌출부의 하류측 종단면을 또한 하류측면 쪽으로 집중하도록 테이퍼된다. 이 변형에서, 버블 와동 발생효과는 돌출부가 완만히 경사진 상류측 및 하류측면을 가지기 때문에 강하진 않다. 그러나 이 배열은 버블이 발생하는 하류측 공기속도가 경사면의 테이퍼를 적당히 선택하여 조절 가능하게 변형되는 이점을 갖는다.
제12도에 나타낸 변형 예에서, 브리지(2)는 부공기통로(4)의 출구(4b)의 바로 상류측 영역에서 부공기통로(4)의 입구(4a) 아래 레벨에서 위치결정된다. 이 변형 예에서, 브리지(2)는 그 양측면상에 돌출부가 제공되기보다는 그 양측면이 하류측 종단 쪽으로 분산되게 쐐기형상으로 되어 있다. 그래서 브리지와 충돌하는 공기유동은 그 유동방향을 변경시켜 버블 와동은 브리지의 양측면의 하류측 영역에서 발생된다. 그래서, 제12도의 변형 예는 브리지가 공기유동에 수직인 평평한 상류 측 종단면을 가지는 실시예와 돌출부가 브리지의 양측면상에 형성되는 돌출부의 절충안이다.
부공기통로의 입구 및 출구의 상류측 영역에서 공기속도의 영향이 제13도 내지 제21도를 참조하여, 국부적으로 제어 가능한 본 발명의 제 4 실시예의 설명이 이제 기술될 것이다.
제13도는 본 발명에 따른 제 4실시예의 단면도이고, 제14도는 상류측에서 본 제 4실시예의 단면도이고, 제15도는 제13도의 선 ⅩⅤ-ⅩⅤ에 따른 단면도이다. 본 발명에 따른 제 4 실시예의 공기유량 측정장치가 그 안에 형성되어 주공기통로(5)와 부공기통로(4)를 한정하는 몸체(3)를 구비한다. 몸체(3)는 회로모듈(9)을 장착 및 고정하는 구조체를 갖는다. 유량 측정소자(7)는 부공기통로(4)안으로 돌출하도록 배치되고, 회로모듈(9)에 전기회로에 접속된다. 본 실시예에서, 온도감지소자(8)는 공기유량 측정소자(7)의 경우에서와 같이 부공기통로(4) 안으로 돌출하도록 고정된다. 부공기통로(4)는 이들 소자(7, 8)의 하류측부분에서 직각으로 구부러져 주공기통로의 주요공기 유동방향에 수직인 직경 연장부분을 형성한다. 직경 연장부는 하류측에 면한 직경 홈을 형성하고 커버(6)로 홈을 밀폐하여 형성된다.
부공기통로(4)의 입구(4a)는 또한 주공기통로(5)의 직경방향으로 연장한 홈의 형태를 가지고, 이 홈의 저부는 제13도에서 볼 때 상측 후방으로 테이퍼된다. 특히, 부공기통로(4)의 입구면을 두 부분을 갖도록 단차를 갖는데, 즉, 유량측정부에서 멀리 떨어지고 상류측 유동정류 격자(12)에 가까운 제 1상측 단차와 유량측정부에 가까우며 유량측정부와 축방향으로 일련이고 격자(12)에서 멀리 떨어진 제 2 하측 단차를 갖고, 이들 단차는 테이퍼된 면에 의해 접속된다. 유동정류 격자(12)를 통해 배출된 공기는 주요공기 유동방향으로, 즉 주공기통로(5)의 축방향으로 작용하는 큰 관성력을 갖는다. 결과적으로, 격자(12)에 가까운 부공기통로(4)의 입구부의 제 1 상측 단차는 축방향에서 관성력이 큰 공기들 수용한다. 반대로, 부공기통로(4)의 입구부의 제 2 단차에 가까운 영역에서, 공기유동은 공기가 더 큰 저항에 부딪치게 되는 부공기통로(4) 안으로 들어오기보다는, 부공기통로(4)의 양측면상에서 주공기통로(5)의 부분으로 편향된다. 왜냐하면, 주요공기 유동방향의 관성력은 격자(12)에서 멀리 떨어진 입구부의 제 2 단차에 이를 때 감소되기 때문이다. 그래서, 공기가 이 입구부에서 효과적으로 유도될 수 없는 공기의 공기유량 측정장치와 비교하여, 본 실시예에서는 입구면이 상측 단차를 갖기 때문에 공기는 유량측정부에서 직경방향으로 이격된 입구부분에서 부공기통로 내로 효과적으로 유도된다. 결과적으로, 부공기통로 내로 유도된 공기유량은 주통로(5)의 직경선을 따라 평균 유량 값에 거의 가까워, 유량 측정장치의 상류측 불균일한 유동분포 영향이 억제됨으로써 유량측정 오차가 감소된다. 또한 본 실시예에서, 돌출부(1)가 부공기통로의 합류출구(4b)의 상류측 브리지의 측면상에 제공되어 출구의 상류측 공기 유속으로 인한 부공기통로(4)안으로 공기의 유도량 조정을 가능하게 한다. 본 실시예에서, 돌출부(1)에 또한 단차를 두어 다른 높이를 갖는 두 부분을 가져 부공기통로의 출구 상류측 공기유속 영향의 조정을 가능하게 한다.
제16도는 제 4 실시예 경우와 같이, 부공기통로의 입구(4a)가 유량 측정부로부터 직경 거리 에 따라 단차를 두어 부공기통로(4) 안으로의 공기유도 선택을 하는 본 발명의 제 5 실시예의 공기유량 측정장치를 나타낸다. 그러나, 이 경우에 제14도의 단면도로 보면 부공기통로(4)의 입구(4a) 형태는 제13도의 것과 다르다. 더욱, 부공기통로의 입구면은 유량측정부로부터 가장 먼 입구의 일종단부가 가장 상류측, 즉, 유동정류 격자(12)에 가장 가까이 위치결정되고, 유량 측정장치에 가장 가까우면서 축방향으로 일련된 입구의 다른 종단부는 입구의 먼저 언급된 종단의 하류측에 위치결정되는 형태로 되어 있다. 상기 두 종단부 사이 입구의 중간부는 격자(2)에서 가장 멀리 떨어지도록 오목한데, 즉 입구의 상기한 다른 종단부의 위치 아래 하류측이 놓인다. 본 구성에 따르면, 부공기통로의 입구의 중간부에서 공기는 트랩으로 막기가 덜 쉬어지고; 즉, 공기는 트랩으로 막아져 입구의 상기 두 종단부를 통해 유량측정부 안으로 유도된다. 따라서, 본 실시예에서 부공기통로의 공기도입은 오프셋 또는 공기의 불균일한 유동패턴이 있는 경우 주공기통로의 축 주위 영역에서 억제되는 반면, 입구의 양 종단부에서의 공기도입은 촉진된다. 결과적으로, 입구의 두 종단부에서의 공기유량 평균에 가까운 유량으로 도입되어, 공기의 유동패턴의 오프셋이나 불균일에 따라 발생하는 측정 출력의 오차를 감소시킨다.
기술된 실시예는 생산비용을 증가시키지 않고 제조될 수 있는데, 이는 상기 기술된 형태의 부공기통로의 입구가 주조 또는 플라스틱 성형으로 몸체(3)와 일체로 쉽게 형성될 수 있기 때문이다. 덧붙여, 부공기통로(4)는 직각으로 구부러질 수 있고 부공기통로의 출구는 양측면 방향으로 개방되게 형성될 수 있어, 유량 측정장치는 공기유동의 파동으로 인한 오차 없이 측정하고 엔진으로 인한 역화 또는 오염에 의한 오랜 변화가 발생치 않게 장시간동안 안정되게 이용될 수 있다.
제17도는 본 발명에 따른 제 6 실시예인 유량 측정장치를 나타낸다. 본 실시예에서, 주통로(5)는 엔진의 흡입시스템의 일부로 구성되고, 회로모듈(9)과 일체인 부공기통로(4)가 흡입시스템 안에 삽입되어, 유량 측정장치로서 기능이 있는 구조체를 완성한다.
특히, 주공기통로(5)는 형성하는 흡입시스템의 일부에 유동정류 격자(12)가 제공된다. 주공기통로(5)를 한정하는 벽에 부공기통로(4)를 갖는 조립체가 흡입시스템 안에 흡입되게 하는 개구가 격자(12)의 하류 측 부분에 제공된다. 벽은 또한 회로모듈(9)을 장착 및 고정하는 시트 구조체가 제공된다, 그래서, 부공기통로(4)와 회로모듈(9)을 구비한 조립체가 상기 개구를 통해 흡입통로 내에 삽입되고 회로모듈(9)이 상기 시팅 구조체에 장착되면서 조립체가 고착된다. 본 실시예는 또한 부공기통로(4)의 단차로 된 입구면(4a) 유량측정부의 하류측 부분에서 부공기통로의 직각 굴곡을 갖는다.
제18도는 이 전에 기술된 실시예보다 유량측정부내에 공기가 도입되어지는 입구의 영역이 더 큰 제 7 실시예의 단면도이고, 제19도는 상류측에서 본 실시예의 단면도이다.
전술한 실시예의 몇 경우에서와 같이, 제 7 실시예는 몸체(3)에서 일체로 한정된 주공기통로(5)와 부공기통로(4)를 구비한다. 본 실시예에서 회로모듈(7)에 접속된 유량 측정소자(7)를 포함하여 부공기통로(4)의 유량측정부가 주공기통로(5)의 축에 배치된다.
본 실시예에서, 부공기통로(4)의 입구부는 상류측 종단쪽으로 유량측정부로부터 분산하도록 방사상 연장한 네개의 경사 홈을 갖고, 입구면(4a)은 이들 각 홈에 두 단차 즉, 각 홈의 방사상 외측 상류 단부에 놓인 상측 단차와 유량측정부가 위치된 중심영역에 가까운 방사상 내측 하류 단부에 놓인 하측 단부를 갖도록 형태된다. 일반적으로, 기술된 종류의 유량 측정장치에서, 외주영역으로부터 보다 주공기통로 축 주위의 중심영역으로부터 공기가 부공기통로 내로 더욱 유도되기 쉬운 경향이 있다. 그러나, 제18도 및 제19도에서 나타낸 제 7 실시예에서, 방사상 내측 종단부의 상류에 위치된 홈의 방사상 외측 종단부가 입구면의 상기한 단차 형태로 인해 방사상 내측 종단부보다 더 효과적으로 공기를 트랩으로 막을 수 있거나 모을 수 있기 때문에, 상기한 경향을 보상할 수 있다. 결과적으로, 유량측정부에서 멀리 떨어진 네개의 방사상 외측 영역을 통해 공기가 유도되어, 유량측정부에 유도된 공기의 유량은 주공기통로의 전체 단면 영역 위에서 유량의 평균값에 대응한다.
제 7 실시예는 유동정류 격자가 빠져 있지만, 오프셋이나 불균일한 유속분포로 인한 측정 출력의 오차는 망상이나 허니콤형인 유동정류 격자가 본 실시예에서도 이용되면 더욱 감소될 수 있다.
제20도는 본 발명에 따른 제 8 실시예의 유량 측정장치의 단면도이고, 제21도는 본 실시예의 상류측에서 본 제 8 실시예의 단면도이다.
본 실시예에서, 부공기통로의 입구부(4a)는 상류측에서 볼 때 주공기통로의 직경방향으로 연장한 홈을 갖고 저부는 하류측 유량측정부쪽으로 집중하는 형태가 된다. 입구면은 주공기통로(5)의 축 주위 표면의 방사상 중심영역이 유동정류 격자(12)쪽 상류방향으로 돌출 되게 단차가 주어진다. 유동정류 격자(12)는 부공기통로의 입구면의 중심돌출부의 바로 상류측 주공기통로(5)의 축 상에 위치되고 이들을 통해 공기가 통과하지 못하게 하는 중심 마스크부를 갖는다. 결과적으로, 부공기통로(4)의 입구면은 격자(12)의 상류측에서 볼 때, 직경 홈의 방사상 외측 단부에 의해 나타낸 두개의 분리된 입구 개구를 갖고, 공기는 이들 두 개구를 통해 유량측정부 안으로 도입된다. 이 실시예에서, 부공기통로의 입구부의 형태와 유동정류 격자(12)의 형상을 적절히 결정하여, 공기가 유량측정부내로 선택된 영역으로부터 유도되게 주공기통로의 단면에서 복수의 영역을 선택적으로 설정하는 것이 가능하다. 결과적으로, 공기는 불균일한 유속분포 패턴방지를 위해 주공기통로의 최적의 부분으로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 중심 마스크를 갖는 유동정류 격자는 제18도 및 제19도에서 나타낸 제 7 실시예와 결합하여 이용될 수 있어, 공기가 주공기통로의 축 주위에서 방사상으로 한정된 네개의 영역을 통해 부공기통로 안으로 도입되어지는 유량 검출장치가 성취된다.
기술되어진 제 8 실시예는 부공기통로의 입구와 유동정류 격자의 마스크의 형태를 제외하고 종래의 유량 측정장치와 동일한 구성요소를 이용하여 성취할 수 있다. 따라서, 본 실시예는, 공지된 장치의 성능과 동일한 성능을 가지고, 또한 불균일한 유속분포에 기여할 수 있는 출력 오차를 억제할 수 있다. 기술된 형태를 갖는 부공기통로의 입구는 주조 또는 플라스틱 성형으로 몸체의 일부로써 쉽게 형성될 수 있어, 유량 측정장치는 제조비용의 증가 없이 제조될 수 있다. 마스크가 구비 된 정류 격자는 마스크 형성을 위한 부가되는 부분 필요 없이 플라스틱 성형이나 프레스 작업으로 가공될 수 있고, 따라서 공지된 허니콤 또는 메시형 격자의 비용보다 낮은 비용으로 제조될 수 있다.
제22도 내지 제24도를 참조하여, 부공기통로용 입구면에 각각 단차를 갖는 제 9 실시예와 제 10 실시예에 대해 설명될 것이다. 제22도는 제 9 실시예의 단면도이고, 제23도는 상류측에서 본 제 9 실시예의 단면도이다. 제24도는 상류측에서 본 제23도에서 나타낸 제 9실시예와 거의 같은 외형을 나타내는 제 10 실시예의 단면도이다.
제 9 및 제 10 실시예는 길이 연장된 로드형이나 관형의 유량 측정소자(7)를 이용한다. 공기온도 측정소자, 유량측정부의 하류측 부공기통로의 부분형태 그리고 유동정류 격자에 대한 설명은 전술한 실시예서와 동일하기 때문에 상세히 기술되지 않는다. 부공기통로가 타원형 단면을 갖고 하류측 종단쪽으로 집중하도록 형태되지만, 부공기통로는 원형이나 다른 적당한 단면형태를 가질 수 있고, 그 길이방향 축을 따라 집중할 필요는 없다.
제22도에 나타낸 제 9 실시예는 부공기통로(4)에 대해 단차를 갖는 입구면을 갖고 부공기통로의 내부를 분할하는 격벽(13)이 입구면의 단차에 제공된다. 이 격벽은 유량 측정소자(7)의 상류점에서 끝나서 부공기통로의 두 부분이 서로 합류한다. 유량 측정소자(7)는 부공기통로의 양 부분을 통해 유도된 공기 마찰을 수용하는데 충분히 큰 길이로 격벽(13)에 수직방향으로 길이 연장된다.
이 실시예는 주공기통로의 넓은 단면 영역 위에 유속분포 패턴을 가능한 한 평탄하게 하고 길이 연장된 유량 측정소자를 이용하여 평탄해진 유속분포 패턴에 기초하여 공기의 유량을 측정하는 것이다. 이로써 유량 측정소자의 측정특성의 진동에 기여하는 측정성능의 저하를 감소시킨다. 측정장치의 상류측의 불균일한 유속분포로 인한 측정 오차는 유량 측정소자에 의한 측정영역을 넓혀 보통 감소될 수 있다. 그러나, 측정영역의 확대는 유량 측정소자의 측정상태의 변형으로 인해 측정성능을 손상시킨다. 유량 측정소자가 동일한 구조체를 가질때에도, 다른 측정결과는 유량 측정소자의 다른 부분에서 성취된다. 예를들면, 유량 측정소자의 베이스 또는 종단부에서 얻은 측정결과는 이것의 자유 종단부로부터 얻은 것과는 다르다. 유량 측정소자에 충돌한 공기유동이 균일한 유속분포를 가지면, 변형으로 인한 어떠한 문제도 야기되지 않을 것이다. 그러나, 실재로, 소자의 넓은 측정영역의 다른 부분은 다른 유속의 공기유동 성분을 수용한다. 따라서, 불균일한 유속분포 하에서 측정영역을 단순히 넓히는 것은 측정 정확도 뿐만아니라 유량 측정장치의 응답에도 영향을 미쳐 유량을 변경시키고 더욱 측정소자 상에 이물질이 중착되어 측정성능을 장시간 변경시킨다.
이 문제는 부공기통로의 개구영역을 넓히고 부공기통로의 입구가 개방되어진 입구면의 단차를 제공하여 유량 측정소자에 충돌한 공기의 속도분포 패턴을 가능한 한 평탄하게 하여 극복될 수 있다.
예를들면, 제22도에 나타낸 제 9 실시예는 주공기통로를 통하는 공기가 불균일한 유속패턴을 가져서 회로모듈(9)에 가까운 주공기통로(5)의 영역, 즉, 제22도에서 볼 때 상측 영역에서 대향영역, 즉 제22도에서 볼 때 하측 영역보다 속도가 더 크게되면 효과적으로 채용될 수 있는 부공기통로(4)의 형태를 이용한다. 유량 측정장치는 부공기통로(4)가 없거나 부공기통로(4)의 입구면이 단차 형성되거나 분할되지도 않았다고 가정했다. 이 경우에, 상기한 불균일 유속분포 패턴의 결과로, 유량 측정소자(7)의 상측부는 더 큰 속도의 공기를 수용하고 이것의 하측부는 더 작은 유속의 공기를 수용하여, 전에 기술된 측정성능이 저하할 위험이 있다. 그러나, 제22도의 제 9 실시예에서, 더 작은 유속을 갖는 하측 영역에서의 공기유동 성분은 부공기통로용 입구면이 단차 형성되고 분할된 사실로 인해, 부공기통로 내로 흡입된다. 결과적으로, 유량 측정소자의 측정부의 상측부에 충돌하는 공기유동 성분의 속도와 이것의 하측부에 충돌하는 공기유동 성분의 속도 사이의 차는 이전에 기술된 측정성능의 저하 위험을 억제시키도록 감소된다.
제24도의 제 10 실시예는 가장 보통의 유속분포 패턴이 주공기통로(5)에 존재하는 경우, 즉 유속이 주공기통로 축 주위 중심영역에서 가장 높고 외주영역에서 낮게 유속분포 패턴이 될 때 이용되어진다. 불균일한 유속분포 패턴에도 불구하고, 높은 측정 정확도를 얻기 위해, 제 10 실시예의 입구면은 주공기통로의 축 주위의 부공기통로(4)용 입구면의 중심부가 하류측에 리세스되도록 단차가 형성되어, 공기는 입구의 외주부와 비교하여 입구의 중심부를 통해 유도되기가 덜 쉽다. 이로써 유량 측정소자(7)에 충돌하는 공기의 유속분포 패턴을 평탄하게 한다.
불균일한 유속분포 영향을 제거하는 효과는 유동정류 격자가 이들 실시예와 결합될 때 증진되는 것이다. 이들 실시예는 또한 격벽(13)이 생략되게 변형될 수 있다.
제25도는 부공기통로(4)의 입구면이 같은 평면으로 된 본 발명의 유량 측정장치의 제 11 실시예를 타나낸다. 유량 측정장치의 상류측 도관이나 파이프가 설명된 바와 같이 구부러진 경우, 주요공기 유동은 화살표(14)에 의해 나타낸 것과 같이 방향 된다. 그 결과, 속도가 제25도에서 나타낸 몸체(3)의 상단 근처 영역에서 보다 몸체(3)의 하단근처 영역에서 더 크도록 불균일 유속분포가 몸체(3)에 형성된다. 결과적으로, 부공기통로(4)가 완전히 빠진 구조체에서 상당한 길이를 갖는 유량 측정소자(7)가 이용될 때, 또는 부공기통로가 제공되어도 부공기통로 그 입구에서 격벽(13)을 결여하고 있는 경우에 특히, 유량 측정소자(7)의 자유 단부는 회로모듈(9)에 인접한 동일 소자(7)의 베이스 단부에 의해 수용된 공기의 속도보다 상당히 높은 속도의 공기를 수용한다.
이 문제는 제25도에서 나타낸 바와 같이, 격판(13)이 부공기통로(4)의 입구에 제공되어지는 제 11 실시예에 의해 해결된다. 이 격판은 길이 연장된 유량 측정소자의 자유 단부와 충돌하는 공기유동 성분의 속도와 이것의 베이스 단부와 충돌하는 공기유동 성분의 속도 사이의 차를 줄이기 위한 방식으로 몸체(3)의 유속분포 패턴을 효과적으로 변경시킨다. 그 결과, 측정상태는 유량 측정소자의 영역 위에서 더욱 균일하게 되어, 길이 연장된 측정소자의 이용에 기여할 수 있는 측정성능의 저하를 방지한다.
자동엔진의 흡입시스템에 에어클리너를 구비하여 야기된 불균일 유속분포의 전형적인 예를 제26도 내지 제30도를 참조하여 본 발명의 이점이 기술될 것이다.
제26도는 공기필터에 합체된 에어클리너 하우징(16)과 에어클리너 하우징(16)의 출구에 접합된 구부러진 도관을 형성하는 덕트(17)와, 덕트(17)의 하류 종단에 접합된 공기유량 측정장치를 포함하는 흡입시스템의 상류부이다.
제27도는 제26도에 나타낸 흡입시스템으로 인해 공기유량 측정장치의 바로 상류측 영역에 형성된 유속분포 패턴을 개략적으로 나타낸다.
제28도는 제26도의 흡입시스템의 하류측, 즉 공기유량 측정장치의 바로 상류측 영역에서 실재 측정으로 얻은 유속분포 패턴을 설명하는 등속도이다. 이 도면에서 나타낸 더 큰 숫자는 공기의 더 큰 유속을 나타낸다.
제29도는 일직선 도관(17)이 에어클리너 하우징(16)의 출구에 접속되는 흡입시스템의 다른 예이고, 제30도는 제29도의 흡입시스템에 의해 형성된 유속분포 패턴을 나타내고. 제31도는 흡입시스템의 하류 영역에서의 실재 측정으로 얻어진 속도 데이터에 근거한 유속분포를 나타내는 등속도이다.
일반적으로, 열 발생 저항기를 측정소자로 이용하는 형태의 공기유량 측정장치는 작은 측정소자와 충돌하는 마찰이나 유동성분으로 인한 전체 유량을 측정한다. 즉, 제27도 및 제30도에서 나타낸 바와 같이, 작은 측정소자(7)는 전 공기유량의 대표치로서 작은 측정소자(7)에 직접 접촉하는 유동성분의 유량을 측정한다. 결과적으로, 유량 측정장치의 상류측 공기의 유속에 큰 차이가 있는 경우에 특히 측정 출력에 상당한 오차가 있게 된다. 이 문제는 복수의 유량 측정소자가 다른 위치에서 유량을 측정하는데 이용되거나 넓은 영역을 커버하는데 충분하게 길이 긴 유량 측정장치가 이용될 때 극복된다. 그러나, 많은 개수의 유량 측정장치나 긴 장치의 이용은 제조비용이나 생산성 등의 관점에서 바람직하지 않고 전체 시스템의 성능에 역효과를 준다.
이 상황하에서, 본 발명은 상당한 길이의 많은 유량 측정장치 또는 단일의 장치가 이용될 때 불가피한 상기 문제가 수반되지 않고, 공기통로의 구성을 개선시킨 것으로써, 불균일한 유속분포에 기여하는 측정 출력의 오차나 편차를 감소시킨다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 측정 출력의 편차는 부공기통로의 입구의 바로 상류측 주공기통로의 공기속도와 부공기통로의 출구의 바로 상류측 주공기통로의 공기속도 사이의 차이를 이용하여 보상된다. 본 발명에 따르면, 유속의 차이는 부공기통로의 출구의 바로 상류측 위치에서 부공기통로를 한정하는 구조체의 양측면상에 돌출부를 제공하여 형성된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 측정 출력의 편차는 입구의 다른 영역으로부터 유량측정부 안으로 공기가 도입되게 하면서 이들 다른 영역에 특정 선택을 하는 구성으로 보상된다. 이런 선택은 유량측정부에 이르는 입구 개구가 개방되어지는 단차 형성된 입구면을 채용하여 실현될 수 있다. 넓은 영역으로부터 공기를 포획하는 입구 영역을 단순히 넓히는 것이나 다른 영역으로부터 유동성분을 합류하는 단순한 통로 구조체는 실용적이지 못한데 이는 이러한 측정이 압력 강하를 야기하기 때문이다. 반대로, 본 발명에서 유량 측정장치의 상류측에 존재하는 불균일한 유속분포 패턴의 영향은 기술된 공지의 공기유량 측정장치에서 이용되는 브리지부를 변형하여 간단히 제거될 수 있다.
제28도 및 제31도에서 보이듯이, 주요공기 유동에 수직인 단면위의 유속분포는 최고속의 마찰이나 성분이 주공기통로의 축 주위의 중심영역, 즉, 상기한 단면의 중심에 나타난 패턴을 보이고 있다. 주로, 이것은 브리지의 상류 종단에 부공기통로용 홈형 입구를 제공하여 행해지고, 이 홈의 저부는 유량측정부에 공기를 유도하도록 테이퍼된다. 이러한 방법에 따르면, 공기가 입구의 전 영역을 차지하기 위해서, 홈의 저부는 주공기통로에서 주요 공기통로에 수직면으로부터 큰 각도로 경사져야 한다. 그 결과로 공기유량 측정장치의 축길이는 증가되고, 장착시 직면하는 어려움, 제조비용의 증가 및 전 시스템의 성능에 대한 역효과같은 여러 문제를 야기한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 입구면은 상기 문제점을 야기하지 않는 정도로만 변형된다. 즉, 본 발명에서, 입구면을 입구 개구의 여러 영역으로부터 유량측정부에의 공기 도입률을 조절 또는 제어할 수 있도록 간단히 단차 형성된다.
본 발명의 일 형태에 따르면 부공기통로의 입구 및 출구의 위치는 유속의 큰 차이가 입구 및 출구의 바로 상류측 영역들 사이에서 발달되도록 즉 입구 및 출구가 주공기통로의 축에 대해 서로 대칭인 두 점에 위치되거나 입구가 측에 출구가 주공기통로를 한정하는 몸체의 벽근처 점에 위치되도록 결정된다. 부공기통로의 입구 및 출구의 위치는 상기한 방식으로 결정되는 경우 속도가 부공기통로의 입구 상류측 주공기통로의 영역에서 증가 또는 감소되면서, 속도는 부공기통로의 출구의 상류측 주공기통로의 영역에서 감소 또는 증가되는 관계에 있다. 이런 관계를 이용하기 위해서, 일 형태로서 본 발명은 부공기통로의 출구 바로 상류측 위치에서 브리지의 측면상에 제공된 돌출부 같은 유동장해부를 이용하여 중심 공기유동 성분의 속도가 유동측정부로의 이 성분 도입률을 중가시키도록 증가되는 경우, 돌출부 바로 하류측의 압력은 이 영역에서 감소된 공기속도로 인해 비교적 상승되어, 유량측정부로의 공기의 중심 유동성분 도입률을 억제하는 사실로 인해 주공기통로의 축 주위 영역으로부터 유도된 공기유동 성분의 영향을 취소하도록 자동적인 취소 또는 보상기능이 행해진다.
제32도는 본 발명 에 따른 제 12 실시예에 합류 엔진 제어시스템을 나타낸다. 101로 나타낸 공기유량 측정장치는 흡입공기의 유량을 나타내는 신호를 발생한다. 이 신호는 검출된 흡입공기 유량에 기초하여 연료분사율 및 타이밍을 연산하는 제어유닛(102)에 입력된다. 제어유닛(102)은 분사율 및 타이밍을 나타내는 신호를 분사기(105)에 전송한다. 번호 103은 흡입공기의 유량을 제어하는 드로틀 몸체를 나타낸다.
본 발명에 따른 면, 흡입공기 유량이 전 시스템의 구성으로 인한 영향 없이 유량 측정장치(101)에 의해 측정되어, 전 시스템의 제어 정확도가 증진될 수 있다.
더욱, 본 발명에 의하면, 주요공기 유동방향에 수직인 주공기통로의 여러 단면영역으로부터 부공기통로의 유량측정부로 공기가 유도될 수 있고, 이로써 유량 측정장치의 상류측 영역에서 유속분포 패턴으로 인해 영향받지 않는 측정 출력을 제공할 수 있는 공기유량 측정장치를 성취할 수 있다.
제1도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 1 실시예의 단면도,
제2도는 본 발명의 제1 실시예의 공기유량 측정장치의 상류측면으로부터 축방향에서 본 평면도,
제3도는 제 1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도,
제4도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 2 실시예의 단면도,
제5도는 본 발명의 제2 실시예의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향에서 본 평면도,
제6도는 제4도의 선 Ⅵ-Ⅵ의 단면도,
제7도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 3 실시예의 단면도,
제8도는 본 발명의 제3 실시예의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향에서 본 평면도,
제9도는 제7도의 선 Ⅸ-Ⅸ의 단면도,
제10도는 제 1 실시예의 변형 예로서 제1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도,
제11도는 제 1 실시예의 다른 변형 예로서 제1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도,
제12도는 제 1 실시예의 또다른 변형 예로서 제1도의 선 Ⅲ-Ⅲ의 단면도,
제13도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 4 실시예의 단면도,
제14도는 본 발명의 제4 실시예의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향에서 본 평면도,
제15도는 제13도의 선 ⅩⅤ-ⅩⅤ의 단면도,
제16도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 5 실시예의 단면도,
제17도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 6 실시예의 단면도,
제18도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 7 실시예의 단면도,
제19도는 제7 실시예의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향으로 본 평면도,
제20도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 8 실시예의 단면도,
제21도는 본 발명의 제8 실시예에서의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향에서 본 평면도,
제22도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 9 실시예의 단면도,
제23도는 본 발명의 제9 실시예에서의 공기유량 측정장치의 상류측으로부터 축방향에서 본 평면도,
제24도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 10 실시예의 단면도,
제25도는 본 발명에 따른 공기유량 측정장치의 제 11 실시예의 단면도,
제26도는 흡입시스템 설명도,
제27도는 제26도의 흡입시스템에 의한 공기유량의 오프셋 설명도,
제28도는 제26도에 나타낸 흡입시스템에 의한 유량속도 분포도,
제29도는 다른 흡입시스템 설명도,
제30도는 제29도에 나타낸 흡입시스템에 의한 공기유량 오프셋 설명도,
제31도는 제29도에 나타낸 흡입시스템에 의한 유량속도 분포도,
제32도는 본 발명 에 따른 제 12 실시예의 공기유량 측정장치와 합체한 엔진 제어시스템 도이다.

Claims (20)

  1. 주공기통로내에 설치되어 상기 주공기통로를 흐르는 흡입공기 중 일부의 공기가 흐르는 부공기통로와; 상기 부공기통로내에 설치된 유량검출부를 구비한 공기유량 측정장치에 있어서,
    상기 부공기통로 출구부보다도 상기 주공기통로 입구측에 설치되고, 상기 설치된 곳의 근방을 흐르는 상기 흡입공기의 유속에 따라 상기 부공기통로 출구부로부터 분출하는 상기 일부 공기에 대한 저해도를 변화시키는 저해수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저해수단은 상기 출구부 근방을 흐르는 상기 흡입공기의 유속이 클 때에 상기 저해도를 작게 하는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저해수단은 상기 부공기통로 출구부로부터 약간의 거리를 두고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 저해수단은 상기 주공기통로 입구측에 조주면(助走面)을 가지는 것을특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 저해수단은 상기 부공기통로를 구성하는 부재에 설치된 돌기인 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 주공기통로의 축방향에 대하여 경사를 가진 면을 가지는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 부공기통로의 출구부는 상기 주공기통로의 공기의 주흐름방향에 대하여 대략 직각방향으로 개구하고 있는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 부공기통로의 입구는 상기 주공기통로의 중심을 포함하는 개구면을 가지고, 상기 부공기통로의 출구는 상기 주공기통로의 벽면 근방에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  9. 흡입공기가 통과하는 주공기통로와; 상기 주공기통로를 통과하는 흡입공기의일부를 유입하고, 내부에 유량검출부를 배치한 부공기통로를 가지는 공기유량 측정장치에 있어서,
    상기 주공기통로의 중심축을 포함하고 상기 주공기통로를 가로지도록 한쪽 끝 또는 양쪽 끝을 지지한 브리지(bridge)체를 설치하고, 상기 부공기통로의 입구 개구면은 상기 브리지체의 상면의 일부를 형성하고, 상기 부공기통로의 출구부는 상기 브리지체의 바닥면 또는 측면에 형성하고, 상기 출구부의 상기 주공기통로 입구측의 상기 브리지체 측면에 돌기를 설치한 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 부공기통로의 출구부의 압력을 저감시키는 수단인 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 부공기통로는 상기 유량검출부의 하류에서 대략 직각방향으로 구부러져 있는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 브리지체의 양 측면에 대칭으로 상기 부공기통로의 출구부를 덮도록 차량형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  13. 흡입공기가 통과하는 주공기통로와; 상기 주공기통로를 통과하는 흡입공기의 일부를 유입하고, 내부에 유량검출부를 배치한 부공기통로를 가지는 공기유량 측정장치에 있어서,
    상기 부공기통로의 입구 개구면이 상기 주공기통로의 공기의 흐름방향에 대하여 단차를 가지는 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 공기유랑 측정장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 단차는 상기 유량검출부의 소정의 부분이 하류측에 위치하는 단차인 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  15. 흡입공기가 통과하는 주공기통로와; 상기 주공기통로를 통과하는 흡입공기의 일부를 유입하고, 내부에 유량검출부를 배치한 부공기통로를 가지는 공기유량 측정장치에 있어서,
    상기 부공기통로는 상기 유량검출부의 상류에 상기 주공기통로의 축방항으로 분할하는 분할벽을 가지는 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 부공기통로의 입구 개구면의 상류에 정류격자를 설치한 것을 특징으로하는 공기유량 측정장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 부공기통로의 입구 개구면의 상류에 정류격자를 설치한 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 정류격자는 일부를 막은 구조인 것을 특징으로 한 공기유량 측정장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 정류격자는 일부를 막은 구조인 것을 특징으로 하는 공기유량 측정장치.
  20. 제 1항 내지 제 19항중 어느 한 항에 기재된 공기유량 측정장치와; 연료를 분사하는 연료분사장치와; 상기 공기유량 측정장치로부터의 공기유량신호가 입력되고, 그 입력된 신호에 의거하여 연료분사량 및 분사시기를 연산하고, 그 연산결과를 상기 연료분사장치에 출력하는 콘트롤유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관의 연료제어시스템.
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