JP2007155435A - 空気流量測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】センサボディ3が挿入されるアウトレットパイプ2の内部には、センサボディ3の両側に一組の整流板8が設置され、この整流板8が、主流の流れ方向と平行に配置されている。この整流板8は、主流の流れ方向に沿ったセンサボディ3の全幅以上の領域に配置され、且つ、整流板8の上端及び下端が、それぞれアウトレットパイプ2の内周面に当接している。この整流板8の効果により、整流板8の内側に形成される内側通路9をセンサボディ3の側面に沿って流れる主流の流れが定常流と脈動流とで近似するため、定常流の場合と脈動流の場合とで、測定結果が大きく異なることはなく、定常流に対する脈動流の測定誤差を低減できる。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1に記載される熱式エアフロメータは、内燃機関の吸気管内に挿入されるセンサボディを有し、このセンサボディの内部に空気の一部をバイパスさせるバイパス流路が形成され、そのバイパス流路内に配置される発熱素子の放熱量を基に、吸気管を流れる空気流量(吸入空気量)を測定している。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、脈動時の測定誤差を低減できる空気流量測定装置を提供することにある。
本発明は、空気通路の内部に配置され、空気通路を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス流路を形成するセンサボディと、バイパス流路内に配設され、空気流量を測定するためのセンシング部とを備える空気流量測定装置であって、空気通路を流れる空気(主流と呼ぶ)の流れ方向と直交するセンサボディの両側に一組の整流板を配置すると共に、この整流板は、主流の流れ方向と平行に、且つ、主流の流れ方向に沿ったセンサボディの全幅以上の領域に配置されていることを特徴とする。
また、主流の流れ方向に沿ったセンサボディの全幅以上の領域に整流板を配置することにより、本発明の目的とする効果を最大限に得ることができる。つまり、定常流と脈動流とで、より近似した流れを作り出すことができる。
請求項1に記載した空気流量測定装置において、空気通路の内部で整流板の外側(反センサボディ側)に形成される外側通路の通気損失を増大させる空気抵抗手段を有することを特徴とする。
整流板の内側に形成される内側通路には、センサボディが配置されるため、内側通路の方が外側通路より通気損失が大きくなり、定常時に対し脈動時には、外側通路と比較して内側通路の空気流量が低減する。これに対し、本発明では、空気抵抗手段によって外側通路の通気損失を増大させることで、相対的に内側通路の通気損失が小さくなるため、その分、内側通路を流れる空気流量が増大して、脈動時の流量測定誤差を低減することが可能となる。
請求項2に記載した空気流量測定装置において、空気抵抗手段は、整流板に設けられ、外側通路に突出する突起であることを特徴とする。
整流板に突起を設けるだけの簡易な構成によって、外側通路の通気損失を増大させることができる。
請求項3に記載した空気流量測定装置において、整流板の下流端に突起が設けられていることを特徴とする。
整流板の下流端に突起を設けることで、より効果的に外側通路の通気損失を増大させることができる。
請求項1〜4に記載した何れかの空気流量測定装置において、空気通路は、内燃機関の吸気ポートに接続される吸気通路であり、この吸気通路を通って内燃機関に吸引される吸入空気量を計測することを特徴とする。
内燃機関では、高負荷運転時に吸気脈動が大きくなるため、脈動流に対する測定誤差を低減することが重要である。これに対し、本発明の空気流量測定装置は、ボディ側面の両側に主流の流れ方向と平行に整流板を配置することにより、定常流と脈動流とで近似した流れを実現できるので、脈動流に対する測定誤差を低減でき、信頼性の高い空気流量測定装置を提供できる。
請求項5に記載した空気流量測定装置において、吸気通路の一部を形成するエアクリーナのアウトレットパイプあるいはスロットルボディの壁面に取付け孔が形成され、この取付け孔よりセンサボディが吸気通路の内部に挿入されるプラグイン方式によって取り付けられることを特徴とする。
本発明の空気流量測定装置は、吸気通路(エアクリーナのアウトレットパイプあるいはスロットルボディ)に対し、着脱可能なプラグイン方式によって容易に取り付けることができる。
実施例1に示す空気流量測定装置1は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフロメータであり、図1に示す様に、本発明の空気通路を形成するエアクリーナのアウトレットパイプ2にプラグイン方式によって着脱可能に取り付けられている。
この空気流量測定装置1は、図2に示す様に、センサボディ3、センシング部4、及び回路モジュール5等より構成される。
バイパス流路6は、センサボディ3に形成される入口3aと出口3bとの間で空気の流れ方向が180度変化(Uターン)する様に形成されている。なお、以下の説明では、バイパス流路6を流れる空気をバイパス流と呼ぶ。
回路モジュール5は、センサボディ3の上端部に設けられ、アウトレットパイプ2の取付け孔より外側に配置される(図1参照)。この回路モジュール5は、発熱素子4aの温度と感温素子4bで検出される空気温度との差を一定に保つように、発熱素子4aに供給される電流値を制御している。
また、整流板8は、主流の流れ方向に沿ったセンサボディ3の全幅以上の領域に配置されている。具体的には、図1(c)に示す様に、整流板8の上流端(図示左端)が、センサボディ3の上流端より上流側に位置し、整流板8の下流端が、センサボディ3の下流端より下流側に位置している。特に、整流板8の上流端は、センサボディ3の上流端より上流側へ大きく突き出た位置にあり、本実施例ではアウトレットパイプ2の入口まで到達している。
エンジンの始動により、アウトレットパイプ2の内部に空気の流れ(主流)が発生すると、内側通路9を流れる主流の一部がセンサボディ3のバイパス流路6に流入する。この時、バイパス流路6に配置されたセンシング部4では、バイパス流の流速が大きくなると、発熱素子4aの放熱量が増大するため、感温素子4bで検出される空気温度との差を一定に保つために、発熱素子4aに通電される電流値が大きくなる。逆に、バイパス流の流速が小さくなると、発熱素子4aの放熱量が低減するため、発熱素子4aに通電される電流値が小さくなる。この発熱素子4aに通電される電流値に応じた電気信号(例えば電圧信号)が、回路モジュール5から外部のECU(電子制御装置)へ出力され、そのECUにより吸気量が測定される。
本実施例では、センサボディ3の両側に一組の整流板8が設置され、この整流板8が主流の流れ方向と平行に配置されているため、その整流板8の効果により、内側通路9をセンサボディ3の側面に沿って流れる主流の流れが定常流と脈動流とで近似する。つまり、定常流の時は、図3(a)に示す様に、センサボディ3の両側に生じる空気の剥離現象が整流板8によって抑制される。一方、脈動流の時は、図3(b)に示す様に、内側通路9をセンサボディ3の側面に沿って流れる主流の流れが、外側通路10を流れる主流の影響を受けないため、定常流と近似した流れを作り出すことができる。その結果、定常流の場合と脈動流の場合とで、測定結果が大きく異なることはなく、脈動流に対する測定誤差を低減できる。なお、図3(a)及び(b)は、定常流と脈動流を想定したシミュレーションによる実験結果である。
この実施例2では、図4に示す様に、整流板8に外側通路10へ突き出る突起8aを設けた一例である。実施例1に記載した様に、一組の整流板8によってアウトレットパイプ2の内部を3つの領域に仕切ると、整流板8の内側に形成される内側通路9には、センサボディ3が配置されるため、内側通路9の方が外側通路10より通気損失が大きくなる。その結果、定常時に比べて脈動時には、外側通路10と比較して内側通路9の空気流量が低下するため、流量測定誤差を生じる。
そこで、本実施例では、整流板8に外側通路10へ突き出る突起8aを設けて、外側通路10の通気損失を増大させている。これにより、相対的に内側通路9の通気損失が小さくなるため、その分、脈動時に内側通路9を流れる空気流量が増大して、より正確な流量測定が可能となる。
また、この実施例2では、整流板8に突起8aを設けているが、外側通路10の通気損失を増大するための空気抵抗手段を整流板8とは別に設けることも可能である。例えば、アウトレットパイプ2の内周に、整流板8の突起8aに相当する空気抵抗手段を設けることもできる。
実施例1及び2では、空気流量測定装置1をエアクリーナのアウトレットパイプ2に取り付ける例を記載したが、アウトレットパイプ2に限定されるものではなく、例えば、スロットルボディに取り付けることもできる。
2 エアクリーナのアウトレットパイプ(空気通路)
3 センサボディ
4 センシング部
6 バイパス流路
8 整流板
8a 突起(空気抵抗手段)
10 外側通路
Claims (6)
- 空気通路の内部に配置され、前記空気通路を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス流路を形成するセンサボディと、
前記バイパス流路内に配設され、空気流量を測定するためのセンシング部とを備える空気流量測定装置であって、
前記空気通路を流れる空気(主流と呼ぶ)の流れ方向と直交する前記センサボディの両側に一組の整流板を配置すると共に、この整流板は、主流の流れ方向と平行に、且つ、主流の流れ方向に沿った前記センサボディの全幅以上の領域に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1に記載した空気流量測定装置において、
前記空気通路の内部で前記整流板の外側(反センサボディ側)に形成される外側通路の通気損失を増大させる空気抵抗手段を有することを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項2に記載した空気流量測定装置において、
前記空気抵抗手段は、前記整流板に設けられ、前記外側通路に突出する突起であることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項3に記載した空気流量測定装置において、
前記整流板の下流端に前記突起が設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項1〜4に記載した何れかの空気流量測定装置において、
前記空気通路は、内燃機関の吸気ポートに接続される吸気通路であり、
この吸気通路を通って前記内燃機関に吸引される吸入空気量を計測することを特徴とする空気流量測定装置。 - 請求項5に記載した空気流量測定装置において、
前記吸気通路の一部を形成するエアクリーナのアウトレットパイプあるいはスロットルボディの壁面に取付け孔が形成され、この取付け孔より前記センサボディが前記吸気通路の内部に挿入されるプラグイン方式によって取り付けられることを特徴とする空気流量測定装置。
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