JPH01201117A - 空気流量計 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱線式空気流量計に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、例えば内燃機関等の分野においては、吸入空
気量を測定する手段として熱線式空気流量計が使用され
ている。この種の熱線式空気流量計には、種々の形式の
ものがある。その中で、例えば特開昭５９−１９０６２
４号公報等に開示される如く吸気系の主通路の一部にバ
イパス通路を設け、このバイパス通路中に空気流量測定
用の発熱抵抗体（熱線）及び温度補償用の感温抵抗体を
配置した方式のものは、通路径の小さなバイパスに発熱
抵抗体を設けるので、吸気通路そのものに発熱抵抗体を
設ける方式に較べて、抵抗体ひいては熱線式空気流計の
小形化を図り得る。また、バイパス通路構造に工夫を施
すことで抵抗体への塵埃付着防止を図り得る等の利点を
有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

この種の熱線式空気流量計は、吸入空気流（バイパス空
気量）の変化により発熱抵抗体の空気流に対する熱伝達
度合ひいては抵抗値が変化しても、発熱抵抗体に所定温
度を保つように出力電流を流し、この電流の出力状態に
基づき空気量を測定しようとするものである。そのため
、空気量の変化に対応する発熱抵抗体の出力応答性を早
めることが、熱線式空気流量計の性能を決めることにな
り、特に自′ＩｊＪ１４Ｆエンジン制御等では、吸入空
気量の変化に対応する応答性の向上が強く要求されてい
る。

ところで、この種発熱抵抗体は次のような特性を有して
いる。これを、第５図及び第６図に基づき説明する。

第５図は発熱抵抗体５（発熱抵抗体はアルミナ等の耐熱
絶縁筒に白金線等の熱線を巻装したり。

或いは白金膜を蒸着もの）の表面温度分布と空気流量（
流束）との関係を表わすものである。同図に示すように
発熱抵抗体を通過する空気流量が高流量になる程、発熱
抵抗体の表面の温度分布の変化が大きくなる。

また、第６図は空気流＠（流速）変化時の空気流量計（
発熱抵抗体５）の出力特性を示すものであり、実線は空
気流量の変化状態、点線は空気流量計の出力信号を示す
ものである。しかして、空気流量によって発熱抵抗体５
の表面温度分布が変化すると、空気流量変化時の空気流
量計出力信号（以下、Ｈ／Ｗ信号とする）の応答は、第
６図の点線に示すように遅れが生じる。Ｈ／Ｗ信号の遅
れのうちＡ部は、発熱抵抗体の熱容量と回路定数によっ
て決まり、Ｂ部の遅れは、第Ｓ図の実線から破線への温
度分布の移動に要する時間である。

従って、Ｂ部の遅れは、第５図の温度分布の変化が小さ
ければ、その遅れも小さくなる。こ＼で、温度分布の変
化は、第５図の勾配温度領域Ｑｃで表わされる。Ｑｃは
、計算によれば（１）式となる。

二＼で、ｄは発熱抵抗体プローブ（Ｈ／Ｗプローブ）の
直径、λはＨ／Ｗプローブの熱伝導率、ｈはＨ／Ｗプロ
ーブと空気流の熱伝達関数である。

また、Ｈ／Ｗプローブの長さＱに比較して上述のＱｃが
小さげ九ば、温度分布の変化は小さく、第５図の遅れは
小となる。

従って、これを式で表わせば、 となる。

以上からすれば、熱線式空気流量計の出力応答性を高め
るためには、発熱抵抗体の長さＱをできるだけ長くする
ことが望ましいが、従来のバイパス型の熱線式空気流量
計は、発熱抵抗体がバイパス通路の空気流に対して直角
に配置されるため、その長さがバイパス通路径、支持ピ
ンの位置等によって制約を受けていた。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、バイパス通路を大きくすることなく
発熱抵抗体の全長を増加させ、ひいては出力応答性、性
能の向上化を図り得る熱線式空気流量計を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、この種のバイパス通路形の熱線式空気流量
計において、バイパス通路の内部に配置される空気流Ｎ
測定用の発熱抵抗体を前記バイパス通路の空気流に対し
て斜め配置に設定することで達成される。

〔作用〕

以上のように、発熱抵抗体を空気流に対し従来の直角配
置から斜め配置に変更することにより、バイパス通路径
を変えなくとも発熱抵抗体の長さを増長させることがで
きる。そして、既述した（２）式で示したように、発熱
抵抗体の長さＱを長くすることによって、空気流量に対
する温度分布の変化を小さくでき、ひいては温度分布変
化に起因する発熱抵抗体の出力応答特性の遅れを小とし
、その結果、空気流量計の出力応答性を高めることがで
きる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ方向からみたバイパス通路の部分断面図である
。

第１図において、１は内燃機関の吸気系の一部を構成す
るボディで、ボディ１の内部には、主吸気通路２とバイ
パス通路３が形成されている。

４は発熱抵抗体５及び温度補償用の感温抵抗体６を支持
するための支持体で、支持体４には、抵抗体支持用のピ
ン７ａ、７ｂ及び８ａ、８ｂが取付けられている。本実
施例における支持体４は真円の筒形を呈し、バイパス通
路３のある位置のボディ１の壁部に嵌装される。また、
第２図に示すようにピン７ａ、７ｂで対をなし、ピン８
ａ。

８ｂで対をなすものである。各対のピンのうち７ａ、７
ｂ及び８ａ、８ｂの夫々は、高さ位置をずらした配置構
造でバイパス通路３内に面し、ピン７ａ、７ｂを介して
発熱抵抗体５が空気流に対し斜め配置に支持され、また
、ピン８ａ、８ｂを介して温度補償用抵抗体６も空気流
に対し斜め配置により支持される。

発熱抵抗体５は、例えば、アルミナよりなる耐熱性絶縁
筒に白金線を巻装したり、白金膜を蒸着したものが使用
される。この発熱抵抗体５は、温度補償用抵抗体６及び
その他の抵抗要素と組んでブリッジを構成し、且つ駆動
回路９と接続される。

駆動回路９は、発熱抵抗体６が所定の発熱温度を保つよ
うな電流を流すもので、吸入空気流量が変動すると、そ
れに対応して熱伝達量ひいては抵抗値、出力電流値が変
化するため、この出力電流の変化を信号（出力電圧）と
してとり出すことにより、吸入空気流量の測定が可能と
なる。温度補償用の抵抗体６は、吸入空気温度を検出し
て、その空気温度の変化による吸入空気流量の質量誤差
分を補償する。

しかして本実施例では、発熱抵抗体５をバイパス通路３
の空気流に対し斜め配置となるよう設定しているので、
発熱抵抗体５の長さをバイパス通路の径を変更せずして
従来の発熱抵抗体の長さに較べて長くすることができる
。具体的には、支持体４を真円形状にして、この支持体
面上に発熱抵抗体５及び温度補償用抵抗体６を上下に平
行配置する場合、ピンの取付位置等の制約を受けつつも
、抵抗体５，６を空気流に対して４５°の斜め配置とす
る場合が抵抗体の長さを最も長くすることができる。こ
の４５°斜め配置の場合には、第７図に示すような従来
の抵抗体配置方式（第７図はバイパス通路３に発熱抵抗
体５及び温度補償用抵抗体６を空気流に対し直角に配置
したもので、これらの抵抗体５，６を支持体４面上にピ
ン７ａ。

７ｂ、８ａ、８ｂを介して上下に平行配置した状態を表
わしている）に較べて、抵抗体５，６の長さをバイパス
径を変更することなく約１．４倍増加させることができ
る。

従って、本実施例によれば、発熱抵抗体の長さＱを長く
することによって、発明の「作用」の項でも既述したよ
うに、空気流量に対する発熱抵抗体の温度分布の変化を
小さくでき、ひいては温度分布変化に起因する発熱抵抗
体５の出力応答特性の遅れを小とし、その結果、空気流
量計の出力応答性を高めることができる。

第４図の点線は、本実施例の発熱抵抗体５を空気流に対
して配置角度θを変え、且つその時にとり得る発熱抵抗
体５の長さを変えて空気流量計の出力応答性を調べたも
ので、実線はその時の発熱抵抗体の感度特性を表わした
ものであり、第７図の従来例（現状）を１００％として
、これを基準に特性値を表わしている。しかして、第４
図の特性図に示すように、出力応答性は、発熱抵抗体５
の長さが比例し、その特性値も、抵抗体の長さが最大炎
となり得る角度θ（約４５度）で出力応答性がピーク値
に至る。そして、第４図の斜線の領域に示すように角度
θが４５°直前からはソ４５゜の範囲では、発熱抵抗体
の出力応答性を顕著に高め、しかも、抵抗体の感度特性
も支障のない範囲にとどめることができるので、この斜
線領域に抵抗体配置角度を設定することが最も好ましい
。

更に、本実施例によればバイパス通路３の径を拡大させ
ることなく抵抗体の長さを増長できるので、装置全体を
大形化することなく空気流量計の性能を向上させること
ができる。

なお、上記実施例では、発熱抵抗体５及び温度補償用抵
抗体６を平行な斜め配置状態とするが、第３図に示すよ
うに抵抗体５及び６を支持体４面上でクロスさせて斜め
配置状態としても、上記実流側同様の効果を奏し得る。

また、支持体４は真円とするが、これに代えて楕円形そ
の他種々の形状としてもよい。

〔発明の効果〕

以北のように本発明によれば、バイパス通路を大きくす
ることなく発熱抵抗体の全長を増加させ、ひいては熱線
式空気流量計の出力応答性、性能の向上化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第１図をＡ方向からみた部分断面図、第３図は本発明の
第２実施例を示す部分断面図、第４図は上記第１実施例
における発熱抵抗体の配置角度及び長さに対する出力応
答特性、感度特性を表わす線図、第５図は発熱抵抗体の
表面温度分布特性図、第６図は発熱抵抗体の出力応答特
性図、第７図は熱線式空気流量計の従来例を示す部分断
面図である。 １・・・ボディ、２・・・吸気系主通路、３・・・バイ
パス通第１図 躬４．図 率５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸気系の主通路の一部にバイパス通路を設け、この
   バイパス通路の内部に空気流量測定用の発熱抵抗体及び
   温度補償用の感温抵抗体とを配置してなる熱線式空気流
   量計において、前記発熱抵抗体を前記バイパス通路の空
   気流に対して斜め配置に設定してなることを特徴とする
   熱線式空気流量計。 ２、第１請求項の記載において、前記発熱抵抗体は、前
   記バイパス通路の空気流に対して略４５度の斜め配置に
   設定してなる熱線式空気流量計。