JPH0634002B2 - 吸入空気流量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気流量を
検出するのに好適に用いられる吸入空気流量検出装置に
関し、特に、吸気管の途中に屈曲部等を設けた場合で
も、検出精度が低下するのを防止できるようにした吸入
空気流量検出装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図に従来技術の吸入空気流量検出装置を示す。

図において、１は吸入空気流量検出装置の本体を構成す
るケーシングを示し、該ケーシング１は円筒状のパイプ
等によって形成され、その両端側は円筒状の管部材２，
３と接続されている。ここで、該ケーシング１は管部材
２，３と共にエンジンのシリンダ（図示せず）と連通す
る吸気管を構成し、管部材２の一端側にはエアクリーナ
（図示せず）等が設けられている。そして、該ケーシン
グ１および管部材２，３はエアクリーナで清浄化した空
気（外気）を管部材３の他端側に接続されるシリンダ内
へとピストン（図示せず）の往復動に応じて吸込ませる
ようになっている。

４はケーシング１内に細長棒状のブラケット５を介して
取付けられた熱線素子を示し、該熱線素子４は温度変化
に対応して抵抗値が変化する白金線等からなる感熱抵抗
体によって形成され、外部からリード線６，６等を介し
て加熱されることにより熱線流量形（ホットワイヤエア
フロメータ）を構成するようになっている。ここで、該
熱線素子４はブラケット５を介してケーシング１の中心
軸上に配設され、この中心軸上を通る空気の流速Ｖ_１ま
たはＶ_２等を検知することにより、図示しないコントロ
ールユニット等で平均流速を演算させ、平均流速Ｖと断
面積Ａとから流量Ｑを求める下記の式、 Ｑ＝ＡＶ……(1) から吸入空気流量を検出するようになっている。

即ち、ケーシング１および管部材２，３等からなる吸気
管は直線状に伸長しているので、内部を流通する吸入空
気流は管中心軸に対して対称となり、その流速分布は図
中２点鎖線で例示する如く、遅いときには流速分布Ｆ_１
となり、速くなると流速分布Ｆ_２となる。そして、該熱
線素子４は吸入空気の流速Ｖ_１，Ｖ_２等が速くなればな
る程冷却され、抵抗値が変化するから、例えば流速分布
Ｆ_１，Ｆ_２のうち中心軸上を通る流速Ｖ_１，Ｖ_２を前記
抵抗値の変化として検知し、この流速Ｖ_１，Ｖ_２から流
速分布Ｆ_１，Ｆ_２の平均流速を演算させることによっ
て、吸入空気流量を検出するようになっている。

従来技術の吸入空気流量検出装置は上述の如き構成を有
するもので、ケーシング１の中心軸上に配設され、外部
から各リード線６等を介して通電され加熱されている熱
線素子４はケーシング１内を流通する吸入空気によって
冷却され、中心軸上を通る吸入空気の流速Ｖ_１，Ｖ_２等
を抵抗値の変化として検知することにより、吸入空気流
量を逐一検出できるようになっている。

ところで、最近の自動車等にあっては、ケーシング１お
よび管部材２，３からなる吸気管等を収容しているエン
ジンルーム（図示せず）内に、電子制御用の各種機器等
を組込むようにしているから、吸気管等を収容するエン
ジンルーム内のスペースが大幅に制限され、吸気管の一
部を構成する管部材２等を第４図中に例示するように、
屈曲部７Ａを有する管部材７と取替える必要が生じてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

而して、第４図に示す従来技術にあっては、管部材７の
屈曲部７Ａにより下流側の流速分布に偏りが生じ、ケー
シング１内を流れる吸入空気は偏流状態となることがあ
る。この場合、流速Ｖ_１の如く流速が遅いときの流速分
布Ｆ_１は第３図と第４図とでそれ程変化しないものの、
流速が流速Ｖ_２の如く速くなると、流速分布Ｆ_２は第４
図中に示す如く偏流の度合が大きくなってしまう。

このため、第４図に示す従来技術では、熱線素子４によ
って流速Ｖ_２を検知しても、流速分布Ｆ_２の平均流速を
求めることが難しくなり、吸入空気流量を正確に検出で
きなくなるという未解決な問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもの
で、本発明は吸気管の途中に屈曲部等が介在する場合で
も吸入空気流量の検出精度を確保できるようにした吸入
空気流量検出装置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本発明は、エンジンのシ
リンダの連通する吸気管の途中に設けられるケーシング
と、該ケーシングの上流端側に設けられた絞り部と、該
絞り部よりも下流側に位置して、前記ケーシング内に該
絞り部と同軸に配設され、その上流側が該絞り部よりも
小径の絞り管部となり、中間部分が下流側へと漸次拡径
するテーパ管部となり、下流側が直管部となったベンチ
ュリ管と、該ベンチュリ管のテーパ管部または直管部内
に設けられ、該ベンチュリ管内を流通する空気の流速を
検知する熱線素子とから構成を採用している。

〔作用〕

上記構成により、ケーシングの上流で吸入空気流が偏流
状態となったとしても、この空気流を絞り部によって予
め均一化でき、さらにベンチュリ管内を流通させること
によって、絞り管部で絞った後にテーパ管部でより均一
な流れに整えることができ、熱線素子の位置では一様か
つ安定な流速分布を得ることができる。また、ケーシン
グよりも小径なベンチュリ管内ではレイノルズ数が小さ
くなって、流速分布の安定性を効果的に向上できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第４図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

図中、１１は吸入空気流量検出装置の本体を構成するケ
ーシングを示し、該ケーシング１１は従来技術で述べた
ケーシング１と同様に管部材３，７と共に吸気管を構成
するものの、該ケーシング１１の長さ方向中間部には略
長方形の箱形状に形成された取付部１１Ａが設けられ、
該取付部１１Ａには後述のベンチュリ管１４が取付けら
れている。また、該ケーシング１１の軸方向両端側には
径方向外向きに突出するフランジ部１１Ｂ，１１Ｃが形
成され、該フランジ部１１Ｂ，１１Ｃは後述の絞り部材
１２を介して管部材７と管部材３とに衝合されている。

１２はケーシング１１の上流端に位置して、該ケーシン
グ１１と管部材７との間に設けられた絞り部材を示し、
該絞り部材１２は、上流側から下流側へと断面円弧（４
分の１円）形状に縮径されたリング状の絞り部１２Ａ
と、該絞り部１２Ａの外周側に位置し、ビス１３等を介
してケーシング１１のフランジ部１１Ｂに固定された感
情の固定部１２Ｂとからなり、該固定部１２Ｂによって
絞り部１２Ａはケーシング１１の中心軸Ｏ−Ｏ上に同軸
に位置決めされている。そして、該絞り部１２Ａは管部
材７側からケーシング１１内へと矢示Ａ方向に流入して
くる、例えば偏流状態の吸入空気流をその絞り作用によ
って中心軸Ｏ−Ｏを中心とした比較的均一でかつ対称な
流れに整えるようになっている。

１４は絞り部１２Ａよりも下流側に位置して、ケーシン
グ１１内に取付部１１Ａを介して設けられたベンチュリ
管を示し、該ベンチュリ管１４は第２図にも示す如く、
その上流端に位置し、下流側へと断面円弧（４分の１
円）形状に縮径されたベルマウス形状の開口部１４Ａ
と、該開口部１２Ａから下流側へと所定長さをもって円
筒状に伸びた小径の絞り管部１４Ｂと、該絞り管部１４
Ｂから下流側へと比較的小さな傾斜角で漸次拡径するよ
うに伸びたテーパ部管１４Ｃと、該テーパ部１４Ｃから
下流側まで所定長さをもって円筒状に伸び、絞り管部１
４Ｂよりも大径に形成された直管部１４Ｄとから構成さ
れている。

また、該ベンチュリ管１４には絞り管部１４Ｂ、直管部
１４Ｄ等の外周側にブラケット板１４Ｅ，１４Ｆが設け
られ、該ベンチュリ管１４はブラケット板１４Ｅ，１４
Ｆを介してケーシング１１の取付部１１Ａに取付けられ
ている。そして、該ベンチュリ管１４は絞り部１２Ａと
同軸に中心軸Ｏ−Ｏ上に配設され、その通路面積は絞り
部１２Ａよりも小径に形成されている。

１５はベンチュリ管１４のテーパ管部１４Ｃと直管部１
４Ｄとの間に位置して、該ベンチュリ管１５内に細長棒
状のブラケット１６を介して取付けられた熱線素子を示
し、該熱線素子１５は従来技術で述べた熱線素子４と同
様に形成され、リード線１７，１７を介して外部から通
電されることにより所定温度まで加熱される。そして、
該熱線素子１５は中心軸Ｏ−Ｏ上に配設され、この中心
軸Ｏ−Ｏ上を通る吸入空気の流速Ｖ_３等を代表流速とし
て検知することにより、コントロールユニット等で平均
流速を演算させ、前記(1) 式に基づき吸入空気流量を検
出するようになっている。

本実施例による吸入空気流量検出装置は上述の如き構成
を有するもので、次にその検出動作について説明する。

まず、管部材７側から矢示Ａ方向に流通してくる吸入空
気流は管部材７の屈曲部７Ａ等により偏流状態となって
絞り部材１２の位置に達する。しかし、該絞り部材１２
には下流側へと断面円弧状に縮径した絞り部１２Ａが形
成されているから、前記偏流状態の空気流は該絞り部１
２Ａの絞り作用によって中心軸Ｏ−Ｏを中心とした比較
的対称な流れに均一化され、ケーシング１１内へと流入
してゆく。そして、この空気流の一部はベンチュリ管１
４内へと分流して流入するようになる。

ここで、該ベンチュリ管１４は断面円弧状の開口部１４
Ａ下流側に絞り部１２Ａよりも小径な絞り管部１４Ｂを
有し、該絞り管部１４Ｂの下流側に漸次拡径するテーパ
管部１４Ｃと円筒状の直管部１４Ｄとを有し、該直管１
４Ｄとテーパ管部１４Ｃとの間に中心軸Ｏ−Ｏ上に位置
して熱線素子１５を設けているから、ベンチュリ管１４
の開口部１４Ａより流入してくる比較的均一な空気流は
絞り管部１４Ｂで絞られた後に、テーパ管部１４Ｃ内で
徐々に中心軸Ｏ−Ｏを中心としたより均一で対称な流れ
に整えられ、直管部１４Ｄ側へと熱線素子１５の位置を
通過するときには、第２図中に例示するように一様かつ
安定な流速分布Ｆ_３を得ることができる。

従って本実施例では、ケーシング１１の上流端に絞り部
１２Ａを設け、該絞り部１２Ａの下流側に小径の分流通
路を形成するベンチュリ管１４を同軸に直列配置する構
成としたから、ケーシング１１の上流側に屈曲部７Ａ等
を有する管部材７を配設した場合でも、ベンチュリ管１
４内の熱線素子１５の位置では一様かつ安定な流速分布
Ｆ_３を得ることができ、該熱線素子１５により流速分布
Ｆ_３のうち中心軸Ｏ−Ｏ上を通る流速Ｖ_３を代表流速と
して検知することによって、平均流速を精度よく求める
ことができ、吸入空気流量の検出精度を効果的に向上で
きる。

また、ベンチュリ管１４によって小径の分流通路を形成
しているから、ベンチュリ管１４内ではレイノルズ数が
小さくなって、流速分布Ｆ_３等の安定性をさらに高める
ことができ、管部材７の屈曲部７Ａ等の形状をさらに曲
率の大きなものに変更しても検出精度が低下したりする
のを防止できる。さらに、ケーシング１１の上流側に屈
曲部７Ａを有する管部材７等を接続できるから、エンジ
ンルーム内の吸気管収納スペースを有効に活用でき、レ
イアウト設計時の自由度を向上できる等、種々の効果を
奏する。

なお、前記実施例では、ベンチュリ管１４のテーパ管部
１４Ｃと直管部１４Ｄとの間に位置して、該ベンチュリ
間１４内に熱線素子１５を設けるものとして述べたが、
これに替えて、テーパ管部１４Ｃの下流側または直管部
１４Ｄ内の所定位置に熱線素子１５を設けるようにして
もよい。

また、熱線素子１５としてはセラミックの筒体等に白金
線を巻回したり、白金薄膜を蒸着したりすることにより
形成される小径の抵抗素子を用いてもよく、あるいは円
形状の枠体に白金線を張設することにより形成される熱
線抵抗体等を用いてもよい。

さらに、前記実施例では、絞り部材１２の絞り部１２Ａ
やベンチュリ管１４の開口部１４Ａを断面円弧（４分と
１円）形状に形成するものとして述べたが、これに替え
て、絞り部１２Ａや開口部１４Ａを上流側から下流側
に、例えば円錐形状に縮径させて、例えばテーパ状に形
成してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明によれば、ケーシングの上流
端側に絞り部を設け、該絞り部の下流側でケーシング内
にベンチュリ管を同軸に設け、該ベンチュリ管のテーパ
管部または直管部内に熱線素子を設けたから、吸気管の
途中でケーシングの上流側に屈曲部等を設け、吸入空気
流が偏流状態となった場合でも、絞り部とベンチュリ管
の絞り管部等でこの空気流を均一化して、熱線素子の位
置では一様かつ安定な流速分布を得ることができ、吸入
空気流量の検出精度を確実に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例を示し、第１図は
流量検出装置を示す縦断面図、第２図は第１図中のII−
II矢示方向拡大断面図、第３図は従来技術の流量検出装
置を示す縦断面図、第４図は他の従来技術を示す第３図
と同様の縦断面図である。 ３，７……管部材、１１……ケーシング、１１Ａ……取
付部、１２……絞り部材、１２Ａ……絞り部、１４……
ベンチュリ管、１４Ａ……開口部、１４Ｂ……絞り管
部、１４Ｃ……テーパ管部、１４Ｄ……直管部、１５…
…熱線素子、１６……ブラケット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンのシリンダと連通する吸気管の途
   中に設けられるケーシングと、該ケーシングの上流端側
   に設けられた絞り部と、該絞り部よりも下流側に位置し
   て、前記ケーシング内に該絞り部と同軸に配設され、そ
   の上流側が該絞り部よりも小径の絞り管部となり、中間
   部分が下流側へと漸次拡径するテーパ管部となり、下流
   側が直管部となったベンチュリ管と、該ベンチュリ管の
   テーパ管部または直管部内に設けられ、該ベンチュリ管
   内を流通する空気の流速を検知する熱線素子とから構成
   してなる吸入空気流量検出装置。