JPH0953482A - スロットルボディ一体形空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スロットルバルブ開度変化による計測誤差を低
減し、取扱性の優れたスロットルボディ一体形空気流量
測定装置を提供する。 【解決手段】スロットルシャフト13を軸にして回動し空
気通路5を開閉するスロットルバルブ12と、該スロット
ルバルブ12の上流側の空気通路5内に配置され空気流量
を測定する発熱抵抗体式空気流量測定部70とを含み、空
気通路5を形成するスロットルボディ3に一体に組立られ
たものであって、スロットルボディ3は、スロットルバ
ルブ12の配置面における空気通路5の断面形状が円形で
あり、発熱抵抗体式空気流量測定部70の上・下流側面あ
るいは発熱抵抗体式空気流量測定部70の配置面における
空気通路5の断面形状がスロットルシャフト13の軸方向
に平行な方向に長軸を有する非円形であるスロットルボ
ディ一体形空気流量測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気流量を測定す
る空気流量測定装置に係り、特に、内燃機関の吸入空気
流量を測定するに好適なスロットルボディ一体形空気流
量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スロットルボディと発熱抵抗式空気流量
測定装置とを一体化した従来技術としては、特開平４−
３５０３３８号公報に開示されたものがある。これによ
れば、スロットルバルブと発熱抵抗体との位置関係を規
定し、スロットルバルブ開度への影響の改善を図ったも
のが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、スロットルバルブと発熱抵抗体の位置が近接して
いるため、スロットルバルブの全開時とスロットルバル
ブの低開度時において、計測誤差が生じている。具体的
には、スロットルバルブが低開度(全閉より少し開いた)
状態では、スロットルバルブの先端が少しだけ開くた
め、空気が流れる有効通路は空気通路壁面近傍にしかな
く、該壁面に沿った流れが発生している。このため一般
に壁面近傍に配置されていない発熱抵抗体部位(あるい
は副空気通路部位)においては、スロットルバルブの全
開時に比べて同じ流量でも流速分布が違い、該流速分布
の違いが、１個の発熱抵抗体で全体の流量を計測してい
るので、計測誤差に繋がり、マイナス誤差が生じてい
る。

【０００４】従って、本発明の目的は、発熱抵抗体のス
ロットルバルブ開度影響による計測誤差が少ないスロッ
トルボディ一体形空気流量測定装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記発明の目的は、スロ
ットルシャフトを軸にして回動し空気通路を開閉するス
ロットルバルブと、該スロットルバルブの上流側の前記
空気通路内に配置され空気流量を測定する発熱抵抗体式
空気流量測定部とを含み、前記空気通路を形成するスロ
ットルボディに一体に組立られたスロットルボディ一体
形空気流量測定装置において、前記スロットルボディ
は、前記スロットルバルブの配置面における前記空気通
路の断面形状が円形であり、前記発熱抵抗体式空気流量
測定部の上・下流側位置面あるいは前記発熱抵抗体式空
気流量測定部の配置面における前記空気通路の断面形状
が前記スロットルシャフトの軸方向に平行な方向に長軸
を有する非円形であることにより達成される。

【０００６】または、前記スロットルバルブが配置され
た前記空気通路部分であるスロットルバルブ配置部通路
の軸心は、前記発熱抵抗体式空気流量測定部が配置され
た前記空気通路部分である発熱抵抗体配置部通路の軸心
に対し、前記スロットルシャフトの軸方向に垂直な方向
にオフセットされていることによっても達成される。

【０００７】換言すれば、スロットルボディは、スロッ
トルバルブの低開度における空気通路内の空気流の壁面
沿い主流を発熱抵抗体式空気流量測定部における空気流
の主流に近づける手段を有するものであり、発熱抵抗体
式空気流量測定部におけるスロットルバルブ開度に依存
される流速分布の変化を小さくし、計測誤差を少なくす
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照し説明する。 図１は、本発明による一
実施例のスロットルボディ一体形空気流量測定装置を示
す横断面図である。図２は、図１の上流側(左側)から視
た外観図である。

【０００９】スロットルボディ一体形空気流量測定装置
は、スロットルシャフト１３を軸にして回動し空気通路
５を開閉するスロットルバルブ１２と、該スロットルバ
ルブの上流側の空気通路５内に配置され空気流量を測定
する発熱抵抗体式空気流量測定部７０とを含み、空気通
路５を形成するスロットルボディボディ３に一体に組立
てられた構成である。そして、発熱抵抗体式空気流量測
定部７０には、空気通路５内をブリッジ状に横切る副通
路体２があり、副通路体２は副空気通路４を構成し、そ
の内部には、空気流量を検出する発熱抵抗体６及び吸入
空気温度を検出する感温抵抗体７が配置される。発熱抵
抗体６及び感温抵抗体７は、導電性部材からなる支持部
材９を介し、駆動回路を内蔵するモジュール８と電気的
に接続され、発熱抵抗体６から得られた信号は、モジュ
ール８により空気流量信号に変換され、コネクタ１５を
介して出力される。

【００１０】また、スロットルボディ３には副通路体２
を挿入する貫通穴１０が設けられていて、スロットルボ
ディ３に発熱抵抗体式空気流量測定部７０を組み付け
る。副空気通路４は、空気通路５を流れる空気流に対し
ほぼ垂直に開口する入口開口面４ａを有し、空気流の主
流方向とほぼ平行で発熱抵抗体６が配置される第一通路
と、第一通路に対しほぼ垂直方向に形成される第二通路
とが連通したＬ字形空気通路を構成している。なお、４
気筒以下のエンジンに使用される場合には脈動影響を考
慮し前記したＬ字形の副空気通路４が望ましいが、脈動
影響が無視できれば後記する図９のような入口がベルマ
ウス状になった単純な形の副空気通路４でも可である。
副空気通路４の下流にはスロットルバルブ１２とスロッ
トルシャフト１３があり、スロットルシャフト１３を回
転しスロットルバルブ１２を開閉することにより吸入空
気量を調整する。なお、図１では出力ノイズ低減を目的
として整流格子１１を配置しているが本発明では整流格
子１１の有無についての規定はしない。

【００１１】そして、発熱抵抗式空気流量計の問題の一
つとして、吸入空気量が一定であってもスロットルバル
ブ１２の開度により、空気通路５を流れる空気流が様々
な流速分布を示し空気流量信号が変化してしまうことが
ある。

【００１２】この問題の対策として、図１，図２に示す
ように、スロットルボディ３の内部において、副通路体
２の近傍で、且つ、スロットルシャフト１３の軸方向に
平行な方向に、平坦部１が形成されている。スロットル
ボディ３の内部に該平坦部１があることにより、発熱抵
抗体式空気流量測定部７０の下流側に位置する面におけ
る空気通路５の断面形状は、図１のＡ−Ａ断面で示さ
れ、図１９(ａ)に描かれるような小判形の形状となって
いる。なお、発熱抵抗体式空気流量測定部７０の上流側
に位置する面における断面形状は、図１のＢ−Ｂ断面で
示され、発熱抵抗体式空気流量測定部７０の配置面にお
ける空気通路５の断面形状は、図１のＣ−Ｃ断面で示さ
れる。即ち、発熱抵抗体式空気流量測定部の上・下流側
位置面あるいは発熱抵抗体式空気流量測定部の配置面に
おける空気通路５の断面形状は、図１９(ａ)〜(ｆ)に示
すような、スロットルシャフト１３の軸方向に平行な方
向に長軸を有する非円形(小判形、楕円形、長円形、半
円形などのような、短軸と長軸を有する形状を含むも
の)である。

【００１３】以下、発熱抵抗体式空気流量測定部すなわ
ち発熱抵抗体または副通路体が、配置された配置面を発
熱抵抗体配置面といい、発熱抵抗体または副通路体が配
置された配置部を発熱抵抗体配置部という。

【００１４】図３は、図１のスロットルバルブが全開時
の発熱抵抗体配置部における流速分布を示す図である。
図４は、図１のスロットルバルブが低開度時の発熱抵抗
体配置部における流速分布を示す図である。そして、
図３に示すスロットルバルブ１２が全開となっている場
合は、後述する図１４に示すＡ点に相当する場合であ
り、その時の発熱抵抗体配置部の流速分布１９が示され
ている。図４に示すスロットルバルブ１２が低開度の場
合は、図１４に示すＢ点に相当する場合であり、その時
の発熱抵抗体配置部の流速分布１９が示されている。な
お、便宜上発熱抵抗体６等が配置される副空気通路４は
点線で示している。

【００１５】本実施例の断面形状に於ける発熱抵抗体配
置面の有効通気面積は、従来の断面形状(一般には円形)
の該有効通気面積と同じ面積であるが、平坦部１を備え
た小判形の断面形状とすることにより、後述するような
動作によりスロットルバルブ開度の差による流速分布の
変化は小さくすることが可能となる。

【００１６】ここで、後述の動作をより理解するため
に、従来技術について補足説明する。図５は、従来のス
ロットルボディ一体形空気流量測定装置を示す横断面図
である。図６は、図５の上流側(左側)から視た外観図で
ある。図７は、図５のスロットルバルブが全開時の発熱
抵抗体配置部における流速分布を示す図である。スロッ
トルバルブ１２が全開となっている場合の流速分布１９
が示されている。図８は、図５のスロットルバルブが低
開度時の発熱抵抗体配置部における流速分布を示す図で
ある。スロットルバルブ１２が低開度のときの流速分布
１９が示されている。

【００１７】図８と図４とを比べ、図８に示す流速分布
は、図４に示す流速分布よりも大きくて速い流速の位置
が中心からより離れた壁面近傍にあり、偏った分布を示
していることが判る。換言すれば、本発明による図４に
示す流速分布であれば、発熱抵抗体部位あるいは副通路
体の出入口から離れた部位に流れが集中しないことにな
る。

【００１８】ところで、発熱抵抗式空気流量測定装置に
おいては、空気通路の一点に配置された比較的小さな発
熱抵抗体が、空気通路を流れる空気の全流量を代表して
計測するため、発熱抵抗体配置部の流速分布の変化は、
計測誤差の要因となる。そして、流速分布を決める要因
としては、発熱抵抗体配置部の通路形状、上流に配置さ
れるエアクリーナ、ダクト等の形状、下流のダクト等の
形状がある。そして、計測誤差の対策のために発熱抵抗
式空気流量測定装置においては、一般的に発熱抵抗体は
空気通路中心付近に配置され、特に、４気筒以下のエン
ジンにおいては脈動影響誤差低減のため、図１に示すよ
うなＬ字形の副空気通路内に発熱抵抗体を配置して使用
される。なお脈動影響についての説明は省略する。

【００１９】そして、スロットルボディに発熱抵抗式空
気流量測定装置を一体化した場合、スロットルバルブと
発熱抵抗体配置部が近接するようになるために、スロッ
トルバルブの開度が発熱抵抗体配置部の流速分布を変化
させる要因の一つとなる。従って、例えばエンジン回転
数が低くスロットルバルブが全開時の場合と、エンジン
回転数が高くスロットルバルブが低開度時の場合では、
全流量は同じでも副空気通路内を流れる流量が同一でな
く発熱抵抗式空気流量計の出力に差が生じることにな
る。

【００２０】具体的には、スロットルバルブが低開度
(全閉より少し開いた状態)ではスロットルバルブ先端の
みが開くため、空気の通る有効通路はボディ壁面付近に
しかなく壁面に沿った流れが起こり易い。このため、壁
面近傍に配置されていない発熱抵抗体あるいは副通路体
においては、スロットルバルブが全開付近の場合と比べ
て、同じ流量でも流速分布の違いが発生し、発熱抵抗体
あるいは副通路体を流れる空気の流速が小さくなり、マ
イナスの出力誤差が生じる。これは、前記したように発
熱抵抗体が配置された一点で、全体の流量を代表して計
測しているためであり、流速分布の差により計測誤差を
生じてしまうためである。

【００２１】次に、上記問題を解決する本発明の動作
(作用)について、詳説する。スロットルボディ一体形空
気流量測定装置におけるスロットルバルブ開度影響は、
特に低流量での誤差が問題となり、該誤差を低減するに
は、(１)発熱抵抗体配置部におけるスロットルバルブ開
度による流速分布の変化が少ないこと、換言すれば(２)
発熱抵抗体配置部あるいは副通路体の出入口から離れた
部位に流れが集中しないことを考慮しなければならな
い。

【００２２】これらを考慮した手段としてのスロットル
ボディが、スロットルバルブの配置面における空気通路
の断面形状が円形であった場合、(１)発熱抵抗体式空気
流量測定部の上・下流側面あるいは発熱抵抗体式空気流
量測定部の配置面における空気通路の断面形状を、例え
ば、小判形とし、空気通路の壁面側に流れる偏流を改善
して、発熱抵抗体配置部におけるスロットルバルブ開度
による流速分布の変化を小さくするものであり、(２)発
熱抵抗体式空気流量測定部、すなわち発熱抵抗体または
副通路体が配置された空気通路部分である発熱抵抗体配
置部通路の軸心に対し、スロットルバルブが配置された
空気通路部分であるスロットルバルブ配置部通路の軸心
をスロットルシャフトの軸方向に垂直な方向にオフセッ
トし、スロットルバルブ先端と壁面との開口部に於ける
空気流の主流が発熱抵抗体配置部に於ける流線に近づく
方向にずらすようにして、上記流速分布の変化を小さく
するものでもある。

【００２３】また、スロットルボディのスロットルバル
ブの配置面における空気通路の断面形状が円形または非
円形に関わらず、(３)スロットルバルブの低開度におけ
る空気通路内の空気流の壁面沿い主流を発熱抵抗体式空
気流量測定部における空気流の主流に近づける手段を設
けるものである。尚、(２)の場合、スロットルバルブが
所定開度になってからスロットルバルブの通気面積が増
えるよう、空気通路の部分的な壁面をスロットルバルブ
先端の軌跡に倣う形状としても良い。また、スロットル
バルブによる流量制御も確実に行う必要があり、そのた
めにはスロットルバルブ全開時における通気抵抗は増加
してはならず、発熱抵抗体配置面の有効通気面積はスロ
ットルバルブの全開有効通気面積より大きくする必要も
ある。すなわち、非円形の断面形状を有する空気通路の
有効通気面積は、スロットルバルブの全開有効通気面積
より大きいことが望ましい。

【００２４】以上の如き上記手段を用いたスロットルボ
ディ一体形空気流量測定装置は、発熱抵抗体のスロット
ルバルブ開度影響による計測誤差が低減されるものであ
る。尚、スロットルバルブの通気面積とは、スロットル
バルブが開弁した時の空気が流れる空気通路の有効断面
積を言い、スロットルバルブの全開有効通気面積とは、
スロットルバルブが全開した時の有効断面積を言う。ま
た、スロットルバルブ配置面とは、スロットルバルブが
配置された位置における空気通路の空気流の主流方向に
対し垂直方向に切断した面を言う。

【００２５】そして、発熱抵抗体配置面とは、発熱抵抗
体式空気流量測定部、すなわち発熱抵抗体または副通路
体が配置された位置における空気通路の空気流の主流方
向に対し垂直方向に切断した面を指し、発熱抵抗体配置
面の通気面積とは、発熱抵抗体配置面における空気が流
れる空気通路の有効断面積を指すものとする。

【００２６】さらに、図１４と図１５を参照し補足説明
する。図１４は、スロットルバルブ開度とエンジンに吸
入される空気流量の関係の一例を示す図である。エンジ
ン回転が異なる場合の空気流量とスロットルバルブ開度
関係から動作について説明する。図では、回転数をＮ
(ｈｉｇｈ)とＮ(ｌｏｗ)でそれぞれ一定の例で示した。
エンジンに吸入される空気流量は、エンジン回転数とス
ロットルバルブ開度によりほぼ決定される。即ち、回転
数が高いと同じスロットルバルブ開度でも空気流量が多
くなり、同一回転数ではスロットルバルブが開いている
方が多くなる。ここで図１４に示す空気流量Ｑ１に着目
すれば、Ｎ(ｌｏｗ)でスロットルバルブが全開であるの
に対し、Ｎ(ｈｉｇｈ)ではスロットルバルブが僅かしか
開いていないことになり、同じ流量でも様々なスロット
ルバルブ開度となることが判る。

【００２７】スロットルバルブが僅かに開いた状態で
は、スロットルシャフトから最も離れたスロットルバル
ブ先端と空気通路壁面との隙間(開口部)が、空気が流れ
る有効通路となるため、空気流の主流が該壁面に沿った
流れとなる。この結果、該隙間の上流に位置する発熱抵
抗体配置部(または配置面)に於ける流速分布も壁面近く
を流れる流速分布となり、前述の図８のような凹形の大
きく偏流した流速分布となる。

【００２８】このために、スロットルバルブ全開時と低
開度時では、大きく異なる流速分布となる。従って、同
一流量でもスロットルバルブが低開度のときは、発熱抵
抗体配置部の流速が小さくなり、真の流量に対しマイナ
ス誤差を持つようになる。上記の壁面沿いの流れを回避
し、すなわち、凹形に大きく偏流しない流速分布となる
よう、スロットルバルブの上流に位置する発熱抵抗体配
置部において流れ易くなる通路断面形状を設定し、マイ
ナス誤差を低減するものである。そして、例えば、発熱
抵抗体配置面の断面形状を、スロットルシャフトと平行
な平坦部を有する略楕円形とするのは、上記のような中
央付近が凹む壁面沿いの流れ(壁面沿い主流に偏った流
速分布)を改善し、前記マイナス誤差を低減し、エンジ
ンの必要な出力を確保するためである。

【００２９】図１５は、本発明品と従来品との比較を示
す図である。スロットルバルブが低開度時における、本
実施例の平坦部１の有無による流速分布の比較である。
図において空気通路５のスロットルボディ３の壁面付近
で速く、スロットルシャフト１３がある中心付近で遅く
なる凹形の偏流のある流速分布が、改善されていること
が判る。すなわち、平坦部１が無い従来品の場合、流速
の最大値を示すＶmax(主流)が、空気通路中心より離れ
た壁面位置(壁面沿い位置)にあり、発熱抵抗体配置部に
て検出されるＣ点の流速は、平均速度Ｖavgよりマイナ
ス気味となっている。これに対し、平坦部１を有する本
発明品の場合、Ｖmaxの位置が中心付近に移行し、検出
されるＤ点の流速は、平均流速Ｖavgに近い値となる。

【００３０】また、発熱抵抗体が空気通路の中心近傍に
配置されている場合でも、従来品のＣ’点の流速より本
発明品のＤ’点の流速は、平均流速Ｖavgに近い値とな
る。すなわち、平坦部１を設けることによりスロットル
バルブが低開度であっても空気通路中央付近の流速が増
加することになる。このように平坦部１の位置や形状、
即ち、発熱抵抗体配置面の断面形状を工夫すれば、発熱
抵抗体配置部にて検出される流速が、スロットルバルブ
が低開度であっても平均流速Ｖavgを示すようにするこ
とが可能となる。

【００３１】図１８は、流速分布の変化を説明する図で
ある。すなわち、検出流速が平均流速Ｖavgに近い値と
なり、計測誤差が低減する理由を説明する図である。流
速分布Ａは、スロットルバルブが低開度でスロットルバ
ルブの一方の開口部から壁面付近に強い流れが生じてい
る場合の分布であり、流速分布Ｂは、他方の開口部から
の流れ分布である。そして、流速分布Ｃは、それぞれの
分布のベクトル合計の分布である。ここで、流速分布Ａ
の最大流速点であるｄａ点と流速分布Ｂの最大流速点で
あるｄｂ点との距離をｄとする。 距離ｄが短くて互い
に近づくと、 図１５に示したように、従来品の流速分
布状態(Ｃ点の流速分布状態)から本発明品の流速分布状
態(Ｄ点の流速分布状態)に変化し、平均流速Ｖavgに近
い値となることが判る。すなわち、偏流の改善は、強い
流れ(主流)を互いに近づけることに他ならない。なお、
平均流速Ｖavgとは、スロットルバルブが全開した時の
流速分布を指している。

【００３２】以上の理由から、スロットルボディに、空
気通路を流れる空気流の壁面側に片寄った偏流を改善す
る手段、すなわち、スロットルバルブの低開度に於いて
空気通路内を流れる空気流の壁面沿い主流を発熱抵抗体
式空気流量測定部(発熱抵抗体配置部)に於ける空気流の
主流に近づける手段を設け、発熱抵抗体式空気流量測定
部(発熱抵抗体配置部)におけるスロットルバルブ開度に
依存される流速分布の変化を小さくし、計測誤差を少な
くするものである。また、スロットルボディ一体形空気
流量測定装置は、発熱抵抗体で空気流量を計測するの
で、スロットルバルブ開度が変化しても結果的に当該発
熱抵抗体を通過する空気量の変化が少なくなる手段であ
れば、すべて偏流を改善する手段と成り得る。

【００３３】本発明による構成において、平坦部により
一部を絞る断面形状でなく、同心の円形断面形状等で空
気通路全体を絞っても同様な効果が得られるが、後者の
場合は高回転時に圧力損失が増大し、エンジンの必要と
する出力馬力を確保できなくなる問題がある。このため
発熱抵抗体配置部付近のみの、部分的の断面形状の工夫
で本課題を対策可能としたことが、本発明の技術的良さ
である。

【００３４】なお、断面形状を変え絞る場合、発熱抵抗
体配置面の通気面積が、スロットルバルブの全開有効通
気面積より小さくなると、スロットルバルブによる流量
制御が適正に行われなくなる。これは、吸気管を流れる
流量は大気圧とエンジン内部の圧力差により決定される
ものであり、エンジン内部の圧力を決めるのがスロット
ルバルブの開度であるからである。即ち、スロットルバ
ルブの全開有効通気面積が、他の吸気管のどの部分より
小さければ、スロットルバルブ開閉により流量制御可能
である。しかし、スロットルバルブの全開有効通気面積
より小さい部分があると、エンジン内部の圧力はその部
分で決定され、それ以上の流量が流れなくなり、スロッ
トルバルブの開度による流量制御が不可能となってしま
うためである。

【００３５】このため、発熱抵抗体配置面の断面形状
は、例えば、スロットルバルブ配置面の円形断面形状よ
り直径の大きな円形を基本形とし、該円形にスロットル
シャフトと平行な弦(少なくとも片側の弦)により形成さ
れた小判形状とする。即ち、小判形状を含む非円形形状
の有効通気面積は、スロットルバルブの全開有効通気面
積より大きい断面形状とし、このような断面形状であれ
ば、スロットルバルブによる流量制御が確実に行われ、
且つスロットルバルブ開度による計測誤差を低減したス
ロットルボディ一体形空気流量測定装置が得られる。

【００３６】次に、他の実施例について説明する。図９
は、本発明による他の実施例のスロットルボディ一体形
空気流量測定装置を示す横断面図である。そして、図１
０は、図９のスロットルバルブが低開度時の発熱抵抗体
配置部における流速分布を示す図である。図９に示す本
実施例のスロットルボディ一体形空気流量測定装置の構
成は、発熱抵抗体式空気流量測定部が配置された空気通
路部分である発熱抵抗体配置部通路の軸心としての発熱
抵抗体部通路軸心５１と、スロットルバルブが配置され
た空気通路部分であるスロットルバルブ配置部通路の軸
心としてのスロットルバルブ部通路軸心５０とが、スロ
ットルシャフト１３の軸方向に対し垂直な方向にオフセ
ットしているものである。この場合の発熱抵抗体配置面
の断面形状は、従来と同様に円形である。尚、本実施例
の場合、副空気通路４は直管形状であり、該副空気通路
４内に空気流量を検出する発熱抵抗体６等が配置されて
いる。

【００３７】次に、本実施例の動作について、図１０を
参照し説明する。スロットルバルブ１２が低開度のとき
の発熱抵抗体配置部の流速分布１９である。図示のよう
に、オフセットすることによって、スロットルバルブ１
２の一方の先端部１２ｂが、発熱抵抗体部通路軸心５１
に近づくために、ボディ壁面３ｂに沿った空気流の主流
が、発熱抵抗体部通路軸心５１の方向に、すなわち、発
熱抵抗体配置部に於ける流線に近づく方向にずれる。そ
の結果、発熱抵抗体配置面の中心付近の流れ、即ち、発
熱抵抗体配置部の流れが増して、従来の壁面に沿った凹
形の大きく偏流した流速分布が改善され、スロットルバ
ルブ開度変化による空気流量信号の計測誤差が少なくな
り、高精度なスロットルボディ一体形空気流量測定装置
が得られる。

【００３８】ところで、オフセットの方向であるが、図
９に示した入口開口面４ａが発熱抵抗体部通路軸心５１
からずれている場合は、入口開口面４ａがずれている方
向と同じ方向へオフセットすることが望ましい。しか
し、入口開口面４ａが発熱抵抗体部通路軸心５１とほぼ
重なる場合であれば、得られる効果は同じでありどちら
の方向にオフセットしても可である。さらに、スロット
ルバルブのうちスロットルシャフトの軸より上流側ある
いは下流側にあるバルブの先端部が近接する空気通路壁
側の方向にオフセットしても良い。

【００３９】次に、図１１は、本発明による別の実施例
のスロットルボディ一体形空気流量測定装置を示す横断
面図である。図９に示した実施例を改良したものであ
る。即ち、基本的構造は図９と同じであるが、オフセッ
トされた通路同志を連結する傾斜壁面３ａは、円板状の
スロットルバルブ１２の先端部１２ａが回動した時に描
く軌跡に倣って、ほぼ等しい球面状に形成されている。

【００４０】このような構成にすれば、スロットルバル
ブ１２が低開度の場合、球面状に形成された傾斜壁面３
ａ側では、空気は流れ難く、スロットルバルブ１２が所
定開度になってから、傾斜壁面３ａと先端部１２ａとの
間が開き始めて、空気が流れる。これに対し、反対側の
ボディ壁面３ｂと先端部１２ｂとの開口部３０は、低開
度時であっても開いており、発熱抵抗体配置部に於ける
流れが多くなり、前述の偏流した流速分布が更に改良さ
れる。従って、スロットルバルブ開度変化による空気流
量信号の計測誤差が少なくなり、高精度なスロットルボ
ディ一体形空気流量測定装置が得られる。尚、副空気通
路４の入口開口面４ｂが大きく開口しているのは、発熱
抵抗体配置部上流のダクト形状等による発熱抵抗体配置
部の流速分布変化の影響を低減させるためである。

【００４１】図１２は、本発明によるもう一つ別の実施
例のスロットルボディ一体形空気流量測定装置を示す横
断面図である。図１３は、図１２の上流側(左側)から視
た外観図である。図１に示した実施例と図１１に示した
実施例とを組合わせたものである。即ち、発熱抵抗体部
通路軸心５１とスロットルシャフト部通路軸心５０がス
ロットルシャフト１３の軸方向に対し垂直な方向にオフ
セットし、オフセットされた通路同志を繋ぐ一方の傾斜
壁面３ａは、円板状のスロットルバルブ１２の一方の先
端部１２ａが描く軌跡とほぼ同じ球面状に形成されてい
る。また、副通路体２付近のスロットルボディ３に、ス
ロットルシャフト軸に平行に平坦部１が形成されてい
る。平坦部１によって、図１３に示すように発熱抵抗体
配置面におけるスロットルボディ３の断面形状は、スロ
ットルシャフト１３と平行な方向に長い小判形または楕
円形などになっている。

【００４２】また、スロットルバルブ１２が低開度であ
るときは、オフセット及びオフセットされた側の一方の
球面状の傾斜壁面３ａにより、球面状でない他方のボデ
ィ壁面３ｂ側にのみ空気は流れ、発熱抵抗体配置部の中
心付近の流れが改善され、かつ、スロットルバルブ１２
が所定開度になるとスロットルバルブ１２の両側の壁面
から空気は流れ、略楕円形の断面形状によって発熱抵抗
体配置部の中心付近の流れが改善され、前述のように流
速分布の変化が低減される。これによって、スロットル
バルブ開度変化による空気流量信号の計測誤差が少なく
高精度なスロットルボディ一体形空気流量測定装置とな
る。

【００４３】上記各実施例から判るように、流速分布を
改善する組合わせ(設定パラメータ)が多くあるので選択
性に富み、通路構造の最適化、部品製作の分散化などが
行い易くなる。一般に、発熱抵抗式空気流量計とスロッ
トルボディとを組合わせた一体形は、製作する装置メー
カにとって、製作負担が大きいものである。従って、流
量計本体を製作する装置メーカと本発明の形状を有する
ようなスロットルボディを製作する部品メーカとに分け
て製作し、本発明による効果は同じであるので分担製作
された部品を組合わせてスロットルボディ一体形空気流
量測定装置を完成することが採用される。さらに、製作
メーカの分担の点からスロットルボディを分割する場合
があり、この場合にも本発明は適用される。この結果、
装置メーカの製作負担が軽減され、低コストな流量測定
装置を作ることが可能となる。

【００４４】図１６は、本発明によるスロットルボディ
一体形空気流量測定装置を用いた内燃機関の制御システ
ムを示す図である。電子燃料噴射方式の内燃機関に本発
明品を適用した一実施例を示している。図において、エ
アクリーナ１００から吸入された吸入空気１０１は、吸
気ダクト１０３、スロットルボディ一体形空気流量測定
装置１０２、および燃料が供給されるインジェクタ１０
５を備えたマニホールド１０６を経て、エンジンシリン
ダ１０７に吸入される。一方、エンジンシリンダ１０７
で発生したガス１０８は排気マニホールド１０９を経て
排出される。

【００４５】スロットルボディ一体形空気流量測定装置
の回路モジュール１１０から出力される空気流量信号、
スロットル角度センサ１１１から出力されるスロットル
バルブ開度信号、排気マニホールド１０９に設けられた
酸素濃度計１１２から出力される酸素濃度信号及びエン
ジン回転速度計１１３から出力される回転速度信号を入
力するコントロールユニット１１４は、これらの信号を
演算して最適な燃料噴射量を求め、その値で前記インジ
ェクタ１０５を制御する。

【００４６】即ち、上記実施例のスロットルボディ一体
形空気流量測定装置を用いれば、正確な空気流量が計測
されるので、空気流量の正確な出力信号が得られ、従っ
て、該出力信号を用いて内燃機関の適正なる燃焼噴射制
御が行える。特に、正確な空気流量が計測できるだけで
なくアイドル時、すなわち、スロットルバルブ１２の低
開度時の少ない空気流量を計測する場合の精度向上が図
られるので、適正な燃焼が行われ出力効率が良くなると
共に、排気ガスの浄化が行われる効果がある。最終的に
は大気汚染を防ぎ地球環境に優しい内燃機関の制御シス
テムを提供することが可能となる。

【００４７】最後に、図１２に示す本発明品と図５に示
す従来品との計測誤差を比較測定した結果について、図
１７を参照し説明する。図１７は、スロットルボディ一
体形空気流量測定装置の本発明品と従来品とのスロット
ルバルブ開度変化による空気量出力誤差を示す特性図で
ある。比較基準は、スロットルバルブが全開のときの空
気流量信号とし、スロットルバルブの開度を変化させ、
全閉より回転角度にて１０度だけ開いた状態での、空気
流量信号の計測誤差を縦軸に、空気流量を横軸に描いた
もので在る。図によれば、本発明品は、従来品に対して
スロットルバルブ開度変化による出力誤差を、約１／２
に低減することが可能であることが判る。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、吸気通路の形状工夫に
よりスロットルバルブの開閉による発熱抵抗体配置部の
流速分布の影響による計測誤差の低減が図れ、スロット
ルバルブ開度によらず安定した流量検出ができ、検出精
度の優れたスロットルボディ一体形空気流量測定装置を
提供する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例のスロットルボディ一体
形空気流量測定装置を示す横断面図である。

【図２】図１の上流側から視た外観図である。

【図３】図１のスロットルバルブが全開時の発熱抵抗体
配置部における流速分布を示す図である。

【図４】図１のスロットルバルブが低開度時の発熱抵抗
体配置部における流速分布を示す図である。

【図５】従来のスロットルボディ一体形空気流量測定装
置を示す横断面図である。

【図６】図５の上流側から視た外観図である。

【図７】図５のスロットルバルブが全開時の発熱抵抗体
配置部における流速分布を示す図である。

【図８】図５のスロットルバルブが低開度時の発熱抵抗
体配置部における流速分布を示す図である。

【図９】本発明による他の実施例のスロットルボディ一
体形空気流量測定装置を示す横断面図である。

【図１０】図９のスロットルバルブが低開度時の発熱抵
抗体配置部における流速分布を示す図である。

【図１１】本発明による別の実施例のスロットルボディ
一体形空気流量測定装置を示す横断面図である。

【図１２】本発明によるもう一つ別の実施例のスロット
ルボディ一体形空気流量測定装置を示す横断面図であ
る。

【図１３】図１２の上流側から視た外観図である。

【図１４】スロットルバルブ開度とエンジンに吸入され
る空気流量の関係の一例を示す図である。

【図１５】本発明品と従来品との比較を示す図である。

【図１６】本発明によるスロットルボディ一体形空気流
量測定装置を用いた内燃機関の制御システムを示す図で
ある。

【図１７】スロットルボディ一体形空気流量測定装置の
本発明品と従来品とのスロットルバルブ開度変化による
空気量出力誤差を示す特性図である。

【図１８】流速分布の変化を説明する図である。

【図１９】図１のＣ−Ｃ断面などを示す図である。

【符号の説明】

１…平坦部、２…副通路体、３…スロットルボディ、３
ａ…傾斜壁面、３ｂ…ボディ壁面、４…副空気通路、４
ａ，４ｂ…入口開口面、５…空気通路、６…発熱抵抗
体、７…感温抵抗体、８…モジュール、９…支持部材、
１０…貫通穴、１１…整流格子、１２…スロットルバル
ブ、１２ａ，１２ｂ…先端部、１３…スロットルシャフ
ト、１５…コネクタ、１９…流速分布、３０…開口部、
５０…スロットルバルブ部通路軸心、５１…発熱抵抗体
部通路軸心、７０…発熱抵抗体式空気流量測定部、１０
０…エアクリーナ、１０１…吸入空気、１０２…スロッ
トルボディ一体形空気流量測定装置、１０３…吸気ダク
ト、１０５…インジェクタ、１０６…マニホールド、１
０７…エンジンシリンダ、１０８…ガス、１０９…排気
マニホールド １１０…回路モジュール、１１１…スロットル角度セン
サ、１１２…酸素濃度計 １１３…エンジン回転速度計、１１４…コントロールユ
ニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 信弥 茨城県ひたちなか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 井辻 貴之 茨城県ひたちなか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 小澤 正之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 小林 千尋 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 長山 一雄 茨城県ひたちなか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 山下 満 茨城県ひたちなか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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットルシャフトを軸にして回動し空気
   通路を開閉するスロットルバルブと、該スロットルバル
   ブの上流側の前記空気通路内に配置され空気流量を測定
   する発熱抵抗体式空気流量測定部とを含み、前記空気通
   路を形成するスロットルボディに一体に組立られたスロ
   ットルボディ一体形空気流量測定装置において、 前記スロットルボディは、前記スロットルバルブの配置
   面における前記空気通路の断面形状が円形であり、前記
   発熱抵抗体式空気流量測定部の上・下流側位置面あるい
   は前記発熱抵抗体式空気流量測定部の配置面における前
   記空気通路の断面形状が前記スロットルシャフトの軸方
   向に平行な方向に長軸を有する非円形であることを特徴
   とするスロットルボディ一体形空気流量測定装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記非円形の断面形状
   を有する前記空気通路の有効通気面積は、前記スロット
   ルバルブの全開有効通気面積より、大きいことを特徴と
   するスロットルボディ一体形空気流量測定装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記スロットルボディ
   は、分割されていることを特徴とするスロットルボディ
   一体形空気流量測定装置。
4. 【請求項４】スロットルシャフトを軸にして回動し空気
   通路を開閉するスロットルバルブと、該スロットルバル
   ブの上流側の前記空気通路内に配置され空気流量を測定
   する発熱抵抗体式空気流量測定部とを含み、前記空気通
   路を形成するスロットルボディに一体に組立られたスロ
   ットルボディ一体形空気流量測定装置において、 前記スロットルバルブが配置された前記空気通路部分で
   あるスロットルバルブ配置部通路の軸心は、前記発熱抵
   抗体式空気流量測定部が配置された前記空気通路部分で
   ある発熱抵抗体配置部通路の軸心に対し、 前記スロットルシャフトの軸方向に垂直な方向にオフセ
   ットされていることを特徴とするスロットルボディ一体
   形空気流量測定装置。
5. 【請求項５】請求項４において、オフセットされた方向
   側にある前記空気通路の壁面は、前記スロットルバルブ
   の回動する先端部の軌跡に倣った形状に形成されている
   ことを特徴とするスロットルボディ一体形空気流量測定
   装置。
6. 【請求項６】請求項４または請求項５において、前記発
   熱抵抗体配置部通路の断面形状は、前記スロットルシャ
   フトの軸方向に平行な方向に長軸を有する非円形である
   ことを特徴とするスロットルボディ一体形空気流量測定
   装置。
7. 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項記
   載のスロットルボディ一体形空気流量測定装置に用いら
   れることを特徴とするスロットルボディ。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項６のいずれか１項記
   載のスロットルボディ一体形空気流量測定装置により得
   られる空気流量の出力信号を用いて、内燃機関の燃焼噴
   射を制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御シス
   テム。
9. 【請求項９】スロットルシャフトを軸にして回動し空気
   通路を開閉するスロットルバルブと、該スロットルバル
   ブの上流側の前記空気通路内に配置され空気流量を測定
   する発熱抵抗体式空気流量測定部とを含み、前記空気通
   路を形成するスロットルボディに一体に組立られたスロ
   ットルボディ一体形空気流量測定装置において、 前記スロットルボディは、前記スロットルバルブの低開
   度における前記空気通路内の空気流の壁面沿い主流を前
   記発熱抵抗体式空気流量測定部における空気流の主流に
   近づける手段を有することを特徴とするスロットルボデ
   ィ一体形空気流量測定装置。