JPH063172A - 発熱抵抗式空気流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】主通路３を貫通するステー１０の内部に計測副
通路７を回路ユニット２側へ、主通路３の軸中心から偏
心して設ける。ステー上流端１０ａに成形された溝を板
状部材１１で部分的にカバーして四個の副通路入り口４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを主通路３の軸中心周辺に形成す
る。四つの流れを合流させる半径方向の集約通路６を軸
方向の計測副通路７の上流に設ける。集約通路６の入り
口部に山形の流れ案内３１を、計測副通路７との接続部
の外側隅部に切り欠き溝３２を設ける。 【効果】多様な流速分布に対し、複数の片寄らない流れ
（動圧，静圧）が取り込め、かつ、十分な合流により、
計測副通路で平均流速に比例した流速情報がえられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱抵抗式空気流量計
に係り、特に、自動車エンジンの吸気系を構成して、そ
の吸入空気量を検出し、燃料噴射量を制御するのに適す
る発熱抵抗式空気流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】主通路の中心に対し偏心した副通路に発
熱抵抗体を配置した構成で、流量計上流の気流が大きく
偏向している場合にも測定誤差を小さくすることを狙っ
た従来の技術は、実開昭61−195418号公報のように複数
の副通路を設けて、かつこれらの副通路に各々発熱抵抗
体を配したものがある。このように構成することによ
り、副通路上流の複数の流れの平均流速に比例する出力
情報が得られ、上流に偏流がある場合に対して、副通路
が１個の場合に比べれば計測精度は向上する。しかし、
全副通路の入り口開口を主通路の外周部に設けたこの開
示例では、上流の流れの流速の全体的な平均流速に相当
する出力を得ることは不可能で、偏流形態の多様な複数
の吸気ダクト系の間では、かなりの出力変化を生じる。
また、発熱抵抗体を複数個用いると共に電気回路も複雑
になり、ボディ構造も複雑でコスト高になるという欠点
がある。

【０００３】一方、特開昭63−281016号公報のように、
発熱抵抗体を配する計測用副通路は１個だが、副通路の
入り口を複数設けて上流の複数の流れを取り込んでこれ
らの流れを計測用副通路（集約通路）で合流させる構成
が開示されている。このように構成し、合流を理想的に
達成すれば、上流の複数の流れの平均流速に比例した出
力情報が得られ、上流に偏流がある場合に対して、副通
路入り口が１個の場合に比べれば計測精度は向上する。
しかし、計測用副通路を合流（集約）通路とするこの開
示例のような構成では、集約通路の入り口から発熱抵抗
体までの通路長を長く形成しないと「理想的な合流＝流
速の平均化」は達成されない。また、開示例のような構
成では前例と同様、副通路の入り口が主通路の外周部に
しか形成できず、上流の流れの流速の全体的な平均流速
を取り込むことは不可能である。また、この開示例で
は、合流部の形状についてはなんの考慮もしておらず、
２次元の空気流シュミレーションにより低ノイズが得ら
れるとしているが、流体工学的な見地からみれば、通路
接合部の角部下流には必ず渦が発生するし、合流部の主
流に対して上流の壁面上には死水域(流れが衝突して流
れが不安定になる部分)が発生し、合流後の流れは不安
定で、低ノイズとは考えにくい。さらに、これらの開示
例では、副通路全体が主通路の外周壁を構成する流量計
ボディの内部に形成され、主通路の空気が副通路の周囲
を流れるような構成でないため、副通路の空気温度はボ
ディ温度の影響を受け易く、ボディ温度の変化による測
定誤差が大きいという欠点もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術は、エアクリ
ーナやダクト等の流量計上流に配置される吸気管路系の
形状の相違による流量計上流の偏流パターン（流速分
布）の相違、あるいはこれら形状や取付けのばらつきに
よる偏流パターンの変化に対して出力変化を低減するた
めの一定の考慮がなされているが、いまだ数々の問題が
ある。本発明の目的は、前述のような流量計上流の多様
な偏流下で出力変動を最小化するばかりでなく、ボディ
温度による出力誤差、脈動流下での出力誤差がなく、且
つ、汚損による経年変化や機関のバックファイアに強
く、また低コストに生産可能な発熱抵抗式空気流量計を
提供することである。これにより、電子制御燃料噴射シ
ステムに正確な吸入空気量情報があたえられ、機関の低
燃費，排気ガス浄化を達成すると共に、多種の車での流
量計の共用化，エアクリーナやダクトの形状および取付
けばらつきの許容，吸気管路系の設計変更に対する流量
計出力の再調整の不要化などが可能となる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の発熱抵抗式空気流量計は、計量空気の大部
分を流通させる主通路と、前記主通路の空気がその周囲
を全体的に流れるように前記主通路中に配置された部材
の内部に、計量空気の一部を流通させる副通路を形成す
ると共に、前記副通路の入り口開口を複数設け、発熱抵
抗体を配置する計測用副通路の中心軸を主通路の中心軸
に並行かつ偏心して構成した発熱抵抗式空気流量計にお
いて、複数の副通路入り口開口を主通路の中心周辺に配
置すると共に、複数の入り口開口から取り込んだ空気流
を合流させる半径方向に形成された集約用副通路を、計
測用副通路の上流に設ける。

【０００６】

【作用】複数の副通路入り口開口を主通路中心周辺に配
置することにより、流量計上流で発生する多様な流速分
布を持つ流れに対し、管路中央や壁ぎわの片寄った流速
ではない、流速分布を代表する流速の流れを複数取り込
むことができる。計測用副通路の上流に集約通路を設け
たことにより、複数の入り口開口から取り込んだ異なる
流速の流れの合流が十分達成され、計測副通路に配置さ
れた発熱抵抗素子の位置では、取り込んだ複数の流れの
動圧および静圧の平均値に比例した流速の流れが得られ
る。その結果、多様な流速分布（偏流パターン）を持つ
多種の吸気管路系に適用しても出力変化の小さな発熱抵
抗式空気流量計が実現する。

【０００７】副通路を幾つかのベンド部のある主通路に
比べて長い通路に構成したのは、副通路の流通抵抗を増
大させ、機関からのバックファイアや吹き戻しの副通路
への侵入低減，ダストの副通路内への侵入低減，脈動流
の脈動振幅の減衰を達成するためである。また、副通路
全体が内部に形成された部材を主通路中に、主通路の空
気がその周囲を流れるように配置することにより、主流
空気と副通路形成部材との熱交換が良好となる。これに
より、副通路を流れる空気温度は常に主流空気温度に近
く保たれ、ボディ温度の変化による発熱抵抗体出力変化
を小さくできる。これらの作用により、流量計としての
基本要件である、経年安定性，計測精度保証等が達成さ
れる。

【０００８】

【実施例】図１および図２に本発明の第一の実施例を示
す。流量計ボディ１はエンジンの吸気管路の一部を構成
し、内部に主通路３を形成する。吸入空気は図１の左側
から流入し、右側下流にはエンジンが接続される。ボデ
ィ１と一体に成形された突出部材（ステー）１０が、流
量信号を出力する回路ユニット２が取付けられる側のボ
ディ壁１ａと対向するボディ壁１ｂをつなぐステー状
に、主通路３を貫通して形成されている。従って、主通
路３を流れる主空気流は、ステー１０に接してその両側
を流れる。ステー１０の内部には、その中心軸を主通路
３の中心軸に並行にして、且つ、回路ユニット側へ偏心
させた構成で計測副通路７が形成されている。ステー１
０に接続するボディ壁１ａには、外部より計測副通路７
に貫通する孔が設けられており、ここに回路ユニット２
と一体のモールド部２ｃを差し込んで、発熱抵抗体２ａ
および温度補償素子２ｂが計測副通路７に配置されてい
る。回路ユニット２は、ねじ部材２１，２２により、ボ
ディ１に固定されている。なお、回路の信号は、コネク
タ２ｄよりエンジンの制御ユニット（図示無し）に出力
される。

【０００９】ステー１０の上流端１０ａの部分には、主
通路３の中心周辺に配置された４個の副通路の入り口４
ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが形成されている。これら副通路
入り口４ａ〜４ｄおよび集約副通路６および導入副通路
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、ステー上流端１０ａの一面
内に成形された溝を、一部を残して板状部材１１により
カバーすることにより形成されている。板状部材１１に
よりカバーされた導入副通路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄお
よび集約副通路６の部分は、図２に破線で示されてい
る。なお、この板状部材１１はねじ部材２３等によりス
テー上流端１０ａに固定されている。

【００１０】副通路入り口４ａ〜４ｄから取り込まれた
副空気流は、各々その導入通路５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ
を通り、主通路の半径方向に形成された集約通路６の手
前で合流し、集約通路６中で合流を完了、すなわち、取
り込んだ複数の流れそれぞれが持っていた動圧および静
圧が平均化された流れとなり、計測用副通路７に流入す
る。なお、合流を理想的に達成するために、集約通路６
の入り口部には山形の流れ案内３１が設けられている。
また、集約通路６と計測用副通路７の結合部のベンド形
通路の外側隅部には、そこで発生する渦を閉じこめるた
めの切り欠き溝３２が設けられ、渦の計測用副通路への
流入を阻止して、不用なノイズの発生を防止している。
計測用副通路７では流れの整流がさらに進み、結果とし
て、取り込んだ複数の流れの状態量に比例した流速を持
つ流れが、発熱抵抗体の位置で得られる。従って、流量
計上流の多様な流速分布に対しても、出力変化の小さな
流量計が実現する。

【００１１】しかし、流量計を適用しようとする吸気管
路系の種類が数十種類にも及ぶ場合には、本実施例にも
示されているように、ハニカム状の整流部材１３を副通
路入り口４Ａ〜４ｄの上流に設けることも重要である。
また、コストが許すならハニカム１３の上流に、一定の
距離を置いて、メッシュ部材などの別の整流部材を設け
るのも有効である。

【００１２】計測用副通路７の下流には、再び半径方向
に形成された下流副通路８が設けられており、その最終
端が副通路全体の出口９である。下流副通路８および副
通路出口９は、ステー１０の下流端１０ｂに成形された
溝を、出口部分９を残して板状部材１２でカバーするこ
とにより形成されている。板状部材１２はねじ部材２４
等で、ステー下流端１０ｂに固定されている。計測用副
通路７と下流副通路８との接続部は、再びベンド形通路
となっているが、このように構成したことで、逆流に対
しても副通路の流体抵抗が増大し、エンジンからのバッ
クファイアや吹き戻し流れの副通路への侵入を低減し、
計測素子２ａ，２ｂの損傷が防止される。

【００１３】ステー１０の上流端１０ａの下方には薄肉
のリブ１０ｃが設けられている。このように形成したの
は、主流の圧力損失を極力小さくするためと、ボディ１
をダイキャストで成形する場合に湯流れを良くするため
である。

【００１４】図３および図４に本発明の第二の実施例を
示す。本実施例の軸方向断面図は第一の実施例の図１と
ほぼ同等であるので省略し、図１のＩ−Ｉ断面図に相当
するのが図３である。流量計ボディ４１は内部に主通路
４３を形成している。ボディ４１と一体に成形されたス
テー５０が、主通路４３を貫通して形成され、ステー５
０の内部には計測副通路４７が、第一の実施例と同様な
構成で形成されている。また、回路ユニット２の装着も
同様な方法によっている。

【００１５】ステー５０の上流端５０ａの部分には、主
通路４３の中心周辺に配置された２個の副通路入り口４
４ａ，４４ｂが設けられている。これら副通路入り口４
４ａ，４４ｂおよび集約副通路４６および導入副通路４
５ａ，４５ｂは、ステー上流端５０ａに成形された溝
を、入り口部分４４ａ，４４ｂを残して板状部材５１に
よりカバーすることにより形成されている。副通路入り
口４４ａ，４４ｂから取り込まれた副空気流は、各々そ
の導入副通路４５ａ，４５ｂを通り、山形の流れ案内６
１がその手前に設けられた集約副通路４６中で合流を完
了し、計測用副通路４７に流入する。導入通路４５ａ，
４５ｂの底面６５ａ，６５ｂは、図示のように傾けて形
成されており、これは、この通路部分の圧力損失をやや
低減するためである。集約副通路４６と計測副通路４７
との結合部のベンド形通路の外側隅部には、第一の実施
例と同様に切り欠き溝６２が、また、計測副通路４７の
下流には、下流副通路４８が形成されている。ステー上
流端５０ａの副通路入り口形成部裏面から下流端５０ｂ
に向かって、肉薄のリブ５０ａ，５０ｂが、成形時の湯
流れを良くするために設けられている。

【００１６】図５および図６に本発明の第三の実施例を
示す。樹脂材で成形された流量計ボディ７１は内部に主
通路７３を形成している。ボディ７１と一体に成形され
たステー８０が、主通路７３を貫通して形成され、ステ
ー８０の内部には計測副通路７７が、第一の実施例と同
様な構成で形成され、また回路ユニット２の装着も同様
な方法によっている。

【００１７】ステー８０の上流端８０ａの部分には、主
通路７３の中心周辺に配置された３個の副通路入り口７
４ａ，７４ｂ，７４ｃが設けられている。これら副通路
入り口７４，７４ｂ，７４ｃおよび集約副通路７６およ
び導入副通路７５ａ，７５ｂ，７５ｃは、ステー上流端
８０ａに形成された溝を、入り口部分７４ａ，７４ｂ，
７４ｃを残して樹脂材の板状部材８１によりカバーする
ことにより形成されている。板状部材８１は、ステー上
流端８０ａの部分に溶着により固定されている。副通路
入り口７４ａ，７４ｂ，７４ｃから取り込まれた副空気
流は、各々その導入副通路７５ａ，７５ｂ，７５ｃを通
り、集約副通路７６の手前で合流し、集約副通路７６中
で合流を完了し、計測副通路７７に流入する。集約副通
路７６の底面９３は図示のように傾斜して形成され、副
通路全体の圧力損失をやや低減させている。集約副通路
７６と計測副通路７７との結合部のベンド形通路の外部
隅部には、第一の実施例と同様に切り欠き溝９２が、ま
た、計測副通路７７の下流には、下流副通路７８が形成
されている。下流副通路７８は、ステー８０の下流端８
０ｂに設けられた溝を、樹脂材の板状部材８２でカバー
して形成している。板状部材８２も、溶着により固定さ
れている。

【００１８】図７に本発明の第四の実施例を示す。流量
計ボディ１０１は内部に主通路103を形成している。ボ
ディ１０１と一体に成形されたステー１１０が、主通路
103を貫通して形成され、ステー１１０の内部には計測
副通路１０７が、第一の実施例と同様な構成で形成さ
れ、また、回路ユニット２の装着も同様な方法によって
いる。

【００１９】一定幅のステー１１０の上流端には、主通
路の中心周辺に配置された２個の副通路入り口１０４
ａ，１０４ｂが設けられている。これら副通路入り口１
０４ａ，１０４ｂは、板状部材１１１に設けられた穴で
ある。この板状部材１１１は、ステー１１０の上流端に
形成された溝をカバーし、導入副通路105a，105bおよび
集約副通路１０６ａ，１０６ｂをも形成する。ステー１
１０を一定幅で形成したことにより、主通路１０３の中
心から副通路入り口１０４ａ，１０４ｂの距離に制約が
あるが、ステー１１０の主通路１０３中の占有面積が小
さくできるので、第一から第三の実施例に比べ主通路１
０３の圧力損失を低減させられる。

【００２０】副通路入り口１０４ａ，１０４ｂから流入
した副空気流は、導入通路１０５ａ，１０５ｂを通って
合流し、集約副通路１０５ａ，１０６ｂに再分岐する。
その後、再び、計測副通路１０７の手前で合流する。こ
の構成では、計測副通路107の入り口で合流が生じる
が、手前の集約通路１０５ａ，１０５ｂですでに一度合
流しているため、理想的な合流を達成するのに、計測副
通路１０７の短い距離で可能である。下流副通路等の構
成は、第一の実施例とほぼ同様である。

【００２１】図８に本発明の第五の実施例を示す。流量
計ボディ１２１は内部に主通路123を形成している。ボ
ディ１２１と一体に形成されたステー１３０が、主通路
123を貫通して形成され、ステー１３０の内部には計測
用副通路１２７が、第一の実施例と同様な構成で形成さ
れ、また、回路ユニット２の装着も同様な方法によって
いる。

【００２２】一定幅のステー１３０の上流端には、主通
路の中心周辺に配置された４個の副通路入り口１２４
ａ，１２４ｂ，１２４ｃ，１２４ｄが設けられている。
これら副通路の入り口および導入副通路１２５ａ，１２
５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄおよび集約副通路１２６は、
ステー１３０の上流端に設けられた溝を、入り口124a〜
１２４ｄに対応した部分を切り欠いた板状部材１３１で
カバーして形成されている。そのため、本実施例におけ
る副通路入り口１２４ａ〜１２４ｄは、これまでの実施
例とはやや違い、主空気流に対してむしろ平行に形成さ
れている。すなわち、副空気流はステー１３０の上流端
側面から吸引される形態をとる。ステー１３０が一定幅
なので、前実施例と同様、主空気流の圧力損失低減には
有利である。

【００２３】副通路入り口１２４ａ，１２４ｂ，１２４
ｃ，１２４ｄから流入した副空気流は、各々の導入副通
路１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄを通り、山
形の流れ案内部材１３２のある導入副通路１２６の入り
口部で合流し、集約副通路１２６中で合流を完了した
後、計測副通路１２７に流入する。下流副通路等の構成
は、第一の実施例とほぼ同様である。

【００２４】図９および図１０に本発明の第六の実施例
を示す。樹脂材料で成形された流量計ボディ１４１は内
部に主通路１４３を形成し、ボディ１４１と一体に成形
された一定幅のステー１５０が主通路１４３を貫通して
形成されている。ステー150の計測用副通路１４７が、
第一の実施例と同様な構成で形成され、また、回路ユニ
ット２の装着も同様な方法によっている。

【００２５】ステー１５０の上流端部１５０ａには、や
はり樹脂材料で成形された副通路入り口ピース１５１が
溶着により固定されている。入り口ピース１５１には、
２個の副通路の入り口１４４ａ，１４４ｂおよび導入副
通路１４５ａ，１４５ｂが設けられている。２個の副通
路入り口１４４ａ，１４４ｂは、主通路の中心をはさん
だステー１５０の上流の位置に配置されるように構成さ
れている。導入副通路１４５ａ，１４５ｂは、各々主通
路１４３の中心に向かって傾斜して形成されており、入
り口１４４ａ，１４４ｂから取り込まれた副空気流は、
主通路１４３の中心位置で合流する。合流孔１６１は、
ステー上流端１５０ａに形成された半径方向の溝である
集約副通路１４６と主通路１４３の中心位置で接続する
ように構成されている。

【００２６】集約副通路１４６と計測副通路１４７の接
合部であるベンド形通路の外側隅部には、円弧状の流れ
案内１６２が入り口ピース１５１の一部として形成され
ている。これにより、集約副通路１４６から計測副通路
１４７に、流れが乱されることなく流入する。本実施例
のこれまでの実施例との相違は、導入副通路１４５ａ，
１４５ｂと集約副通路１４６が半径方向での同一面内に
ないことである。下流副通路１４８等の構成は、第一の
実施例とほぼ同様である。

【００２７】図１１および図１２に本発明の第七の実施
例を示す。流量計ボディ１７１はエンジンの吸気管路の
一部を構成し、内部に主通路１７３を形成する。回路基
板２０１および計測副通路１７７，下流副通路１７８，
副通路出口１７９等の副通路全体および発熱抵抗素子１
７２ａと温度補償素子１７２ｂ等を収納した回路ユニッ
ト１７２が、信号を制御ユニットに出力するコネクタ部
１７２ｄだけをボディ１７１の外部に残して、主通路１
７３を貫通して装着されている。回路ユニット１７２の
主通路１７３への挿入部分は、第四，五，六の実施例の
ように、ほぼ一定幅のステー状に形成されており、例え
ば、樹脂材の成形部材を左右から合わせ、シーム線２０
２の位置で接合して製作されている。

【００２８】４個の副通路の入り口１７４ａ，１７４
ｂ，１７４ｃ，１７４ｄが回路ユニット上流端１７２ｃ
に、主通路１７３の中心の周辺に配置されるよう形成さ
れている。また、導入副通路１７５ａ，１７５ｂ，１７
５ｃ，１７５ｄおよび集約副通路１７６は第五の実施例
（図８）と類似した形態で、入り口１７４ａ，１７４
ｂ，１７４ｃ，１７４ｄと同一面内に形成されている。
但し、第五の実施例と違うのは、各通路に相当する溝
が、板状部材等の付加なく、内部成形されている点と計
測副通路１７７が、ボディ１７１に対しコネクタ１７２
ｄの反対位置に形成されている点である。これは、計測
副通路１７７に配置される発熱抵抗体１７２ａおよび温
度補償素子１７２ｂと回路基板２０１およびコネクタ１
７２ｄとの接続の関係による。

【００２９】副空気流および主空気流の流れは基本的に
はこれまでの実施例と同様である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、流量計上流で発生する
多様な流速分布（偏流パターン）を持つ多種の吸気ダク
ト系に適用した場合にも、出力変化の小さな発熱抵抗式
空気流量計が実現される。また、流量計としての基本要
件である、脈動流の平均流量計測や環境温度変化に対す
る計測精度の確保，ダスト付着等の汚損を防止した経年
計測精度の確保，機関のバックファイアや吹き戻しに対
する計測素子の損傷防止も同時に達成される。従って、
本発明の発熱抵抗式空気流量計を用いることにより、機
関を制御する電子燃料噴射システムに正確な吸入空気量
情報が与えられ、機関の低燃費と排気ガス浄化が得られ
ると共に、吸気ダクト系の違う多種の機関に対し、機関
ごとに回路ユニットを調整することなしに適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の軸方向の断面図。

【図２】図１のＩ−Ｉ線矢視断面図。

【図３】本発明の第二の実施例の図２相当部の断面図。

【図４】図３のIV−IV線矢視断面図。

【図５】本発明の第三の実施例の軸方向の断面図。

【図６】図５のＶ−Ｖ線矢視断面図。

【図７】本発明の第四の実施例の図２相当部の断面図。

【図８】本発明の第五の実施例の図２相当部の断面図。

【図９】本発明の第六の実施例の軸方向の断面図。

【図１０】図９のVI−VI線矢視断面図。

【図１１】本発明の第七の実施例の軸方向の断面図。

【図１２】図１１のＸ−Ｘ線矢視断面図。

【符号の説明】

１…流量計ボディ、２…回路ユニット、３…主通路、４
…副通路入り口、６…集約副通路、７…計測副通路、８
…下流副通路、１０…ステー（突出部材）、１１，１２
…板状部材、３１…山形の流れ案内、３２…切り欠き
溝。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 信弥 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 平山 宏 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 ３ 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計量空気の大部分を流通させる主通路と、
   前記主通路中に配置された部材内部に形成された前記計
   量空気の一部を流通させる副通路から成り、前記副通路
   は複数の入り口開口と前記主通路の中心軸に並行でかつ
   偏心した中心軸を持つ内部に発熱抵抗素子が配置された
   計測副通路を有する発熱抵抗式空気流量計において、前
   記複数の入り口開口を前記主通路の軸中心周囲に配置す
   ると共に、前記計測副通路の上流に半径方向に形成され
   た集約副通路を設けたことを特徴とする発熱抵抗式空気
   流量計。