JPS58105013A - 熱線式流量計 - Google Patents
熱線式流量計Info
- Publication number
- JPS58105013A JPS58105013A JP56203536A JP20353681A JPS58105013A JP S58105013 A JPS58105013 A JP S58105013A JP 56203536 A JP56203536 A JP 56203536A JP 20353681 A JP20353681 A JP 20353681A JP S58105013 A JPS58105013 A JP S58105013A
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- JP
- Japan
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- flow
- flow rate
- venturi
- hot wire
- subpath
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/72—Devices for measuring pulsing fluid flows
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は熱線式流量計に係り、特に管路を流れる流体の
一部を分流する副通路に配設した熱線の抵抗値変化に基
ずく電気信号から流体の流量を測定するようにした熱線
式流量計の改良に関するものでるるっ 一般の熱線式流量計は、管路を流れる流体が逆流であっ
ても順流の場合と同じように電気信号を出力し、順流、
逆流を判別することができないので、消量誤差を生ずる
。このため、順流と逆流とをそれぞれ別個に測定するよ
うにし、順流の指示値から逆流の指示値を差し引いて真
の流量を求めるようにしているが、これでは信頼性に乏
しく、1だ、熱線の応答性の点から計−を精度が低下す
るという欠点がある。
一部を分流する副通路に配設した熱線の抵抗値変化に基
ずく電気信号から流体の流量を測定するようにした熱線
式流量計の改良に関するものでるるっ 一般の熱線式流量計は、管路を流れる流体が逆流であっ
ても順流の場合と同じように電気信号を出力し、順流、
逆流を判別することができないので、消量誤差を生ずる
。このため、順流と逆流とをそれぞれ別個に測定するよ
うにし、順流の指示値から逆流の指示値を差し引いて真
の流量を求めるようにしているが、これでは信頼性に乏
しく、1だ、熱線の応答性の点から計−を精度が低下す
るという欠点がある。
オリフィスの前後の圧力をP、、P2、流量をGとする
と、 G=A)/Tqγ PIP2 ) ・・・(1)こ
こに、γ;流体の密度 A;オリフィス断面積 となる。また、P l + Ptを平衡させるバイパ
ス流路を設けた場合のバイパス流量を とすると、q=
a〆bq(T”P、) ・・<2)ここに、a
;バイパス流路のオリフィス断面積となるので、qの平
均流量を測定することによって、Gを求めることができ
る。
と、 G=A)/Tqγ PIP2 ) ・・・(1)こ
こに、γ;流体の密度 A;オリフィス断面積 となる。また、P l + Ptを平衡させるバイパ
ス流路を設けた場合のバイパス流量を とすると、q=
a〆bq(T”P、) ・・<2)ここに、a
;バイパス流路のオリフィス断面積となるので、qの平
均流量を測定することによって、Gを求めることができ
る。
第1図は従来の管路を流れる流体の一部を副通路(バイ
パス流路)に流して、このバイパス流路の流量を測定す
るようにしてなる流量計の構成説明図である。第1図に
おいて、1は管路に設けたオリフィス、2はバイパス流
路に設けたオリフィス、3,4はパルプで、パルプ3,
4を操作してオリフィス1の前後の圧力P、、P2を平
衡させ、バイパス流路5における平均流量を流量検出器
6で測定するようにしである。なお、7は圧力源、8は
流れを平均化するサージタンクである。
パス流路)に流して、このバイパス流路の流量を測定す
るようにしてなる流量計の構成説明図である。第1図に
おいて、1は管路に設けたオリフィス、2はバイパス流
路に設けたオリフィス、3,4はパルプで、パルプ3,
4を操作してオリフィス1の前後の圧力P、、P2を平
衡させ、バイパス流路5における平均流量を流量検出器
6で測定するようにしである。なお、7は圧力源、8は
流れを平均化するサージタンクである。
しかし、第1図による場合、パルプ3.4の精度によっ
て計量精度が左右され、圧力P、とP2との差が小さい
低流量時の精度が大幅に低下するという欠点がある。ま
た、圧力源7を必要とするという欠点もある。
て計量精度が左右され、圧力P、とP2との差が小さい
低流量時の精度が大幅に低下するという欠点がある。ま
た、圧力源7を必要とするという欠点もある。
ここで、流量検出器6として熱線を用いたいわゆる熱線
式流量計とした場合、逆流も順流として検出するので、
順流に逆流がともなう流体の流量を測定しようとすると
勉差が生ずる。第2図は逆流をともなう流体流量の変化
の一例を示した線図で、このように流量が変化すると、
上記の場合、逆流時にも図示波線で示す順流と同じ流れ
として流量を検出するので、指示値は真の順流に対して
大幅に増大したものとなる。
式流量計とした場合、逆流も順流として検出するので、
順流に逆流がともなう流体の流量を測定しようとすると
勉差が生ずる。第2図は逆流をともなう流体流量の変化
の一例を示した線図で、このように流量が変化すると、
上記の場合、逆流時にも図示波線で示す順流と同じ流れ
として流量を検出するので、指示値は真の順流に対して
大幅に増大したものとなる。
本発明は上記に鶴みてなされたもので、その目的とする
ところは、流体力学的に順流時の流量から逆流時の流量
を差し引いた流量を測定することができる熱線式流量計
を提供することにある。
ところは、流体力学的に順流時の流量から逆流時の流量
を差し引いた流量を測定することができる熱線式流量計
を提供することにある。
本発明の特徴は、絞り機構をベンチュリとし、管路を流
れる流体の一部を上記ベンチュリの上流側で分流する流
量を検出する熱線を配設した副通路の出口を上記ベンチ
ュリの最狭部に開口させるとともに、上記ベンチュリの
下流側にボートを介して連通ずる蓄圧室を設けて、この
蓄圧室を上記副通路に上記出口部分で吸入ボートを介し
て連通させた構成とした点にある。
れる流体の一部を上記ベンチュリの上流側で分流する流
量を検出する熱線を配設した副通路の出口を上記ベンチ
ュリの最狭部に開口させるとともに、上記ベンチュリの
下流側にボートを介して連通ずる蓄圧室を設けて、この
蓄圧室を上記副通路に上記出口部分で吸入ボートを介し
て連通させた構成とした点にある。
以下本発明を第6図、第7図、第9図に示した実施例お
よび第3図〜第5図、第8図を用いて詳細に説明する。
よび第3図〜第5図、第8図を用いて詳細に説明する。
まず、第3図〜第6図を用いて本発明の原理についてへ
兄明する。第3図に示す構成において、オリフィス1が
設けである管路のオリフィス1下流の圧力P2が低下す
ると、バイパス流路9の流量がそれにともなって変化す
るので、バイパス流路9の流量を検出することによって
オリフィス1を通る流体の流量を測定することができる
。ところで、図示のようにオリフィス10〜13を設け
、オリフィス10.12との間に圧力源7を接続し、オ
リフィス10を大きくしておくことによって、流路9に
逆流を生じないようにすることができる。
兄明する。第3図に示す構成において、オリフィス1が
設けである管路のオリフィス1下流の圧力P2が低下す
ると、バイパス流路9の流量がそれにともなって変化す
るので、バイパス流路9の流量を検出することによって
オリフィス1を通る流体の流量を測定することができる
。ところで、図示のようにオリフィス10〜13を設け
、オリフィス10.12との間に圧力源7を接続し、オ
リフィス10を大きくしておくことによって、流路9に
逆流を生じないようにすることができる。
オリフィス10を通る流tq+oは、
q、o=a、o4F〔7・・・(3)
オリフィス11を通る流量 、1は、
ql 1 :aI 1 〆P’; ” ps
”’ (4)また、オリフィス12を通る流量
、2は、qIt”’all 〆W:に7 ・
(5)オリフィス13を流る流量 1.は、 q13=a13 〆n7ジ〔・・(6)となり、バイ
パス流路9を通る流量 は、q−ay′vVに■−・・
・(7) となる。いま、他にくらべてqが小さいものとすると1
qlOキql I +q I t キqISとなり1
ここに、β”’ (at o /at t )”が成立
する。また、 ここに、λ= (a、 2/al 8 )’が成立する
。いま、λ=βとすると となり、qはオリフィス1を通る流量に対応する。
”’ (4)また、オリフィス12を通る流量
、2は、qIt”’all 〆W:に7 ・
(5)オリフィス13を流る流量 1.は、 q13=a13 〆n7ジ〔・・(6)となり、バイ
パス流路9を通る流量 は、q−ay′vVに■−・・
・(7) となる。いま、他にくらべてqが小さいものとすると1
qlOキql I +q I t キqISとなり1
ここに、β”’ (at o /at t )”が成立
する。また、 ここに、λ= (a、 2/al 8 )’が成立する
。いま、λ=βとすると となり、qはオリフィス1を通る流量に対応する。
また、λ=bの場合は、
となる。
なお、圧力P1の位置と圧力P、の位置との管路の流れ
方向の距離をLとすると、 ことに、V;流速 となる。したがって、p、、P、を積分すれば、■が求
まる。P、 、 P2 は圧力検出器を用いて検出する
ことができる。
方向の距離をLとすると、 ことに、V;流速 となる。したがって、p、、P、を積分すれば、■が求
まる。P、 、 P2 は圧力検出器を用いて検出する
ことができる。
一方、第4図に示すように、バイパス流路9にサージタ
ンク14を設けると、Pl、P2 が平均化される。こ
の平均化は、周知のように、流路9の流量を尚めるよう
に作用する。
ンク14を設けると、Pl、P2 が平均化される。こ
の平均化は、周知のように、流路9の流量を尚めるよう
に作用する。
い凍、第5図に示すように、バイパス流路9を管路に設
けたベンチュリ15(第3図のオリフィス1に対応する
。)の最狭部に開口すると、逆流時P、 =pt (
P2はベンチュリ15の最狭部における圧力)となり、
逆流時、流路9の流れは零となる。ここで、逆流時のP
、の圧力上昇をタンク16に貯え、このタンク16の圧
力によって順流時のP2の下降を阻止するようにすると
、順方向の流量から従流量を差し引くことができる。な
んとなれば、 Q 1+q2−1’暮と97T丁「=1ワ]□ ・・
・(13)となるので、qlは逆流時の流量を差し引い
たものとなる。
けたベンチュリ15(第3図のオリフィス1に対応する
。)の最狭部に開口すると、逆流時P、 =pt (
P2はベンチュリ15の最狭部における圧力)となり、
逆流時、流路9の流れは零となる。ここで、逆流時のP
、の圧力上昇をタンク16に貯え、このタンク16の圧
力によって順流時のP2の下降を阻止するようにすると
、順方向の流量から従流量を差し引くことができる。な
んとなれば、 Q 1+q2−1’暮と97T丁「=1ワ]□ ・・
・(13)となるので、qlは逆流時の流量を差し引い
たものとなる。
なお、第5図において、逆流時にP、が高くなり、タン
ク16の圧力がp、 、 p、より高くなるが、このと
きのタンク16の圧力P7は、で示されるので、近似的
にP、の時間積分になる。
ク16の圧力がp、 、 p、より高くなるが、このと
きのタンク16の圧力P7は、で示されるので、近似的
にP、の時間積分になる。
順流時には、p、 >p2. p3になるので、タンク
16内の流体がバイパス流路9に流れ込み、上記したq
2を形成する。
16内の流体がバイパス流路9に流れ込み、上記したq
2を形成する。
次に本発明の実施例について説明する。第6図は本発明
の熱線式流量計の一実施例を示す構成説明図である。第
6図において、熱線式流量計100は、吸気筒101.
吸気筒101内に設けたベンチュリ102.吸気筒10
1の副通路103.熱線プローブ104より構成してあ
り、熱線プローブ104には、副通路103内に位置す
るように設けた温度補償抵抗体105と熱線106が取
シ付けである。副通路103には吸気筒101内を流れ
る流体の流量の30〜0.5%の流量が流れるようにし
てあり、副通路103の出口107は、ベンチュリ10
2の最狭部に開口させてあり、入口には衝突板108を
設けて、流体中のごみが侵入するのを防止するようにし
である。筐だ、副通路103の途中に吸入ボート109
を開口させ、吸入ボート109から逆流時に吸気筒10
1内に開口しているボート110を通して蓄圧室111
内に流入した流体の圧力により上記しだq、の流量を供
給して、順流時に逆流時の流量を差し引き、逆流の補正
を行うようにしである。
の熱線式流量計の一実施例を示す構成説明図である。第
6図において、熱線式流量計100は、吸気筒101.
吸気筒101内に設けたベンチュリ102.吸気筒10
1の副通路103.熱線プローブ104より構成してあ
り、熱線プローブ104には、副通路103内に位置す
るように設けた温度補償抵抗体105と熱線106が取
シ付けである。副通路103には吸気筒101内を流れ
る流体の流量の30〜0.5%の流量が流れるようにし
てあり、副通路103の出口107は、ベンチュリ10
2の最狭部に開口させてあり、入口には衝突板108を
設けて、流体中のごみが侵入するのを防止するようにし
である。筐だ、副通路103の途中に吸入ボート109
を開口させ、吸入ボート109から逆流時に吸気筒10
1内に開口しているボート110を通して蓄圧室111
内に流入した流体の圧力により上記しだq、の流量を供
給して、順流時に逆流時の流量を差し引き、逆流の補正
を行うようにしである。
吸気筒101内に流れが生じると、ベンチュリ102の
最狭部の負圧が増大し、出口107の負圧によって副通
路103内に流れが生じる。このときの流速を熱線10
6によって検出し、吸気筒101内の流量に対応した電
気信号を出力させる。
最狭部の負圧が増大し、出口107の負圧によって副通
路103内に流れが生じる。このときの流速を熱線10
6によって検出し、吸気筒101内の流量に対応した電
気信号を出力させる。
熱線106で流速を検出する方法については、すでに周
知であり、ここでは説明を省略する。この電気信号は、
第7図に示しであるA−D変換器112によってディジ
タル信号に変換され、さらに、マイクロプロセッサ11
3によってリニアラ(9) イズされ、流量の瞬時値に変換される。この瞬時値を複
数個加算、平均して流量の平均値あるいは積算値を求め
る。なお、A−D変換器112のサンプリング時間は0
,5〜20m5程度としである。
知であり、ここでは説明を省略する。この電気信号は、
第7図に示しであるA−D変換器112によってディジ
タル信号に変換され、さらに、マイクロプロセッサ11
3によってリニアラ(9) イズされ、流量の瞬時値に変換される。この瞬時値を複
数個加算、平均して流量の平均値あるいは積算値を求め
る。なお、A−D変換器112のサンプリング時間は0
,5〜20m5程度としである。
このようにして順流の場合の積算値あるいは平均値が求
まるが、第2図に示すように、時間の経過にともなって
流体の流れの方向が変化する場合、すなわち、逆流をと
も々う場合は、逆流の積算値に相当する流量が吸入ボー
ト109から副通路103に流入するから、これによっ
て逆流時の流量分は差し引かれ、熱線106で検出され
る流量は、(順流時の流量)−(逆流時の流量)となり
、吸気筒101を通る平均空気量となり、正確に流量を
測定することができる。すなわち、逆流時には、ベンチ
ュリ102の最狭部より下流のボート110の圧力が高
まり、この圧力が蓄圧室111内に蓄えられ、順流時に
は、この蓄圧室111内の圧力が吸気筒101内の圧力
と平衡するまで、吸入ボート109’i通って副通路1
03に流体が供給され、熱線106の出力を減するので
上記し+(10) たようになる。なお、第6図の114は電気信号を処理
するブリッジ回路を収納しているボックスである。
まるが、第2図に示すように、時間の経過にともなって
流体の流れの方向が変化する場合、すなわち、逆流をと
も々う場合は、逆流の積算値に相当する流量が吸入ボー
ト109から副通路103に流入するから、これによっ
て逆流時の流量分は差し引かれ、熱線106で検出され
る流量は、(順流時の流量)−(逆流時の流量)となり
、吸気筒101を通る平均空気量となり、正確に流量を
測定することができる。すなわち、逆流時には、ベンチ
ュリ102の最狭部より下流のボート110の圧力が高
まり、この圧力が蓄圧室111内に蓄えられ、順流時に
は、この蓄圧室111内の圧力が吸気筒101内の圧力
と平衡するまで、吸入ボート109’i通って副通路1
03に流体が供給され、熱線106の出力を減するので
上記し+(10) たようになる。なお、第6図の114は電気信号を処理
するブリッジ回路を収納しているボックスである。
第8図は4サイクル4気筒エンジンの空気流量を測定し
た結果の一例を示す線図で、本発明に係る熱線式流量計
による場合’(a曲#りと比較のため従来の熱線式流量
計による場合(b曲線)とを示しである。従来例では、
吸入圧力が大気圧に近い絞り弁全開付近(100mm)
If )で、指示値が真の空気量に比較して大幅に増大
する。これは吹き返し、すなわち、逆流時の流量を差し
引くことができないためである。これに対して本発明の
実施例によれば、逆流時の流量を差し引くことができる
ので、曲線aに示すように、真の空気量と合致し、空燃
比の制御精度を高めつ、エンジンの性能を向上すること
ができる。また、吸入ボート109の開口面積を制御す
ることによって、熱線106に作用する流速を可変にで
きるので、流量計の測定範囲を拡大することもできる。
た結果の一例を示す線図で、本発明に係る熱線式流量計
による場合’(a曲#りと比較のため従来の熱線式流量
計による場合(b曲線)とを示しである。従来例では、
吸入圧力が大気圧に近い絞り弁全開付近(100mm)
If )で、指示値が真の空気量に比較して大幅に増大
する。これは吹き返し、すなわち、逆流時の流量を差し
引くことができないためである。これに対して本発明の
実施例によれば、逆流時の流量を差し引くことができる
ので、曲線aに示すように、真の空気量と合致し、空燃
比の制御精度を高めつ、エンジンの性能を向上すること
ができる。また、吸入ボート109の開口面積を制御す
ることによって、熱線106に作用する流速を可変にで
きるので、流量計の測定範囲を拡大することもできる。
第9図は本発明の他の実施例を示す原理的構成(11)
図であり、第6図と同一部分は同じ符号で示しである。
第9図においては、吸入ボート109に弁115を設け
、これをボート116の圧力で作用するダイヤフラム1
17の動きによって操作するようにしである。このよう
にすると、順流時にはダイヤフラム117に作用する圧
力が負であるので、弁115が閉じる。これに対して、
逆流の場合は、ダイヤフラム117に作用する圧力が正
となり、弁115が開き、圧力に対応して吸入ポート1
09からボート116から流量が供給されるので逆流時
の流量を補償することができる。なお、この場合は、第
6図の蓄圧室111は不要となる。
、これをボート116の圧力で作用するダイヤフラム1
17の動きによって操作するようにしである。このよう
にすると、順流時にはダイヤフラム117に作用する圧
力が負であるので、弁115が閉じる。これに対して、
逆流の場合は、ダイヤフラム117に作用する圧力が正
となり、弁115が開き、圧力に対応して吸入ポート1
09からボート116から流量が供給されるので逆流時
の流量を補償することができる。なお、この場合は、第
6図の蓄圧室111は不要となる。
以上説明したように、本発明によれば、流体力学的に順
流時の流量から逆流時の流量を差し引くことができるの
で、流量計測精度を高めることができるという効果があ
る。
流時の流量から逆流時の流量を差し引くことができるの
で、流量計測精度を高めることができるという効果があ
る。
第1図は従来の熱線式流量計の構成説明図、第2図は逆
流をともなう流体流量の変化の一例を示す線図、第3図
〜第5図は本発明の詳細な説明す(12) るための説明図、第6図は本発明の熱線式流量計の一実
施例を示す構成説明図、第7図は第6図の熱線を介して
与えられる電気信号の処理の一実施例を示すブロック図
、第8図は4サイクル4気筒エンジンの空気流量を測定
した結果の一例を示す線図、第9図は本発明の他の実施
例を示す原理的構成図である。 100・・・熱線式流量計、101・・・吸気筒、10
2・・・ベンチュリ、103・・・副通路、106・・
・熱線、107・・・出口、109・・・吸入ボート、
110・・・ポ(13) 薯/IZJ ρJ 葛3図 ヰ f74図 //l //J
流をともなう流体流量の変化の一例を示す線図、第3図
〜第5図は本発明の詳細な説明す(12) るための説明図、第6図は本発明の熱線式流量計の一実
施例を示す構成説明図、第7図は第6図の熱線を介して
与えられる電気信号の処理の一実施例を示すブロック図
、第8図は4サイクル4気筒エンジンの空気流量を測定
した結果の一例を示す線図、第9図は本発明の他の実施
例を示す原理的構成図である。 100・・・熱線式流量計、101・・・吸気筒、10
2・・・ベンチュリ、103・・・副通路、106・・
・熱線、107・・・出口、109・・・吸入ボート、
110・・・ポ(13) 薯/IZJ ρJ 葛3図 ヰ f74図 //l //J
Claims (1)
- 1、管路を流する流体の一部を前記管路内に設けた絞シ
機構の上流側で分流する副通路を設け、該細道路内に熱
線を配設し、該熱線の流体流速による抵抗値変化に基ず
く電気信号から前記流体の流量はlllII足するよう
にしてなる熱線式流量計において、前記絞り裁構をベン
チュリとし、前記副通路の出口を前記ベンチュリC最狭
部に開口させるとともに前記ベンチュリの下流側にポー
トを介して連通ずる蓄圧室を設けて該蓄圧室を前記副通
路に前記出口部分で吸入ボートを介して連通させた構成
としたことを特徴とする熱線式流量討つ
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56203536A JPS58105013A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 熱線式流量計 |
US06/449,617 US4478075A (en) | 1981-12-18 | 1982-12-14 | Air flow meter |
DE8282111670T DE3279002D1 (en) | 1981-12-18 | 1982-12-16 | Air flow meter |
EP82111670A EP0082484B1 (en) | 1981-12-18 | 1982-12-16 | Air flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56203536A JPS58105013A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 熱線式流量計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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