JP2001033288A - 空気流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気中の異物が流量測定素子に付着すること
を極めて簡単な構造で防止して、異物付着による出力特
性の経時的な変化を防止する。 【解決手段】 吸気管１１内に逆Ｕ字状のバイパス流路
１８を設置し、このバイパス流路１８の上流側流路１８
ａの上部に流量測定素子２９と感温素子３０とを設置す
る。上流側流路１８ａの側面に空気流入口１９を形成
し、バイパス流路１８の隔壁１７のうちの空気流入口１
９の上側部に対向する部分に異物通過口２３を形成す
る。これにより、バイパス流路１８の上流側流路１８ａ
に流入する空気中の異物を異物通過口２３を通して下流
側流路１８ｃへ流す。隔壁１７の下流側流路１８ｃ側の
面には、異物通過口２３を通過した空気を下流側流路１
８ｃの下流側に向けて案内する案内壁２４を形成し、異
物通過口２３を通過した空気流を下流側流路１８ｃのバ
イパス流にスムーズに合流させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気通路内にバイ
パス流路を配置し、このバイパス流路内に配置された流
量測定素子によって空気の流量を測定する空気流量測定
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の空気流量測定装置
は、内燃機関の吸入空気流量を測定するエアフローメー
タとして用いられており、例えば、内燃機関の吸気通路
内に配置されたバイパス流路内に、流量測定素子（発熱
素子）と感温素子とを所定間隔で設置し、流量測定素子
の発熱温度と感温素子の検出温度（吸気温度）との温度
差を一定に保つように、流量測定素子の供給電流を制御
し、その供給電流値によって吸入空気流量を測定するよ
うにしている。

【０００３】通常、吸気通路の最上流部にはエアクリー
ナが設けられているが、エアクリーナで捕捉できない細
かな塵や油粒子、エアクリーナのフィルタ屑等の異物
が、吸入空気と共に空気流量測定装置内に流入すること
がある。このような異物が流量測定素子に付着すると、
流量測定素子から空気ヘの熱伝達量（放熱量）が小さく
なるため、流量測定素子への異物付着に伴って空気流量
測定装置の出力特性が経時的に変化して吸入空気流量の
測定誤差が大きくなってしまう。

【０００４】そこで、特開平６−１８３０３号公報で
は、空気通路内に配置した副空気通路内に、流量測定素
子と、この流量測定素子の下流側で異物を捕捉する捕捉
手段とを設け、この捕捉手段によって副空気通路内に剥
離渦を発生させると共に、この剥離渦による流路抵抗
が、捕捉手段ヘの異物の付着量が増加するに従って小さ
くなるように構成し、流量測定素子ヘの異物付着による
放熱能力の減少分を捕捉手段ヘの異物付着による流路抵
抗減少（空気流速増大）で補償することで、流量測定素
子への異物付着による出力特性の経時的な変化を防止す
るようにしている。

【０００５】また、特開平１０−１９７３０８号公報で
は、空気通路内で２つの副空気通路を交差させて、その
交差部分に流量測定素子を配置し、２つの副空気通路の
空気の流れを周期的に切り換えて、流量測定素子に異な
る方向から空気を交互に流すことで、流量測定素子に付
着した異物を排除して、流量測定素子への異物付着によ
る出力特性の経時的な変化を防止するようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者（特開平
６−１８３０３号公報）では、異物の付着量の予測、そ
れに応じた剥離渦を発生させる捕捉手段の形状及び寸法
の設定等、難しい課題が多いため、異物付着による流量
測定素子の放熱能力減少分を捕捉手段による流路抵抗減
少（空気流速増大）で正確に補償することは非常に困難
である。従って、この技術で、出力特性の経時的な変化
を防止することは非常に困難である。

【０００７】一方、後者（特開平１０−１９７３０８号
公報）では、流量測定素子の空気流の当らない部分に
は、付着物が残ってしまうため、出力特性の変化は避け
られず、空気流量の測定精度が経時的に低下する。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、空気中の異物が流量
測定素子に付着することを極めて簡単な構造で防止でき
て、異物付着による出力特性の経時的な変化を従来技術
より確実に防止することができ、空気流量の測定精度を
向上させることができる空気流量測定装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の空気流量測定装置は、空気通路
内に設置するバイパス流路を、空気通路内の空気流れ方
向に対して略直角に配置する上流側流路と下流側流路と
を曲り部でつないだ逆Ｕ字状の流路に形成し、上流側流
路と下流側流路との間を仕切る隔壁のうちの該上流側流
路の空気流入口に対向する位置又はその近傍に異物通過
口を形成したものである。

【００１０】この構成では、空気流入口からバイパス流
路の上流側流路内に流入した空気は空気通路内の空気流
れ方向に対して略直角に方向転換して、バイパス流路
（上流側流路→曲り部→下流側流路）を流れる。この
際、空気流入口から流入した空気中に含まれる塵や油粒
子、エアクリーナのフィルタ屑等の異物は、空気の流れ
と比べて慣性が大きく直線的に流れようとするため、バ
イパス流路の隔壁のうちの空気流入口に対向する位置又
はその近傍（つまり空気の流れが略直角に方向転換する
場所）に異物通過口を形成すれば、空気中の異物が慣性
により一部の空気と共に異物通過口を通ってバイパス流
路をショートカットして下流側流路ヘ流れる。これによ
り、バイパス流路の隔壁に異物通過口を形成するという
極めて簡単な構造で、空気中の異物がバイパス流路内の
流量測定素子に付着することを防止できて、異物付着に
よる出力特性の経時的な変化を従来技術より確実に防止
することができ、空気流量の測定精度を向上させること
ができる。

【００１１】この場合、請求項２のように、バイパス流
路の下流側流路に、異物通過口を通過した空気を該下流
側流路の下流側に向けて案内する案内壁を設けるように
すると良い。このようにすれば、異物通過口を通過した
空気の流れ（ショートカット流）を、下流側流路を流れ
るバイパス流にスムーズに合流させることができて、シ
ョートカット流の合流によるバイパス流の乱れ（流量測
定素子に当たるバイパス流の流速の変動）を少なくする
ことができ、流量測定素子の出力変動を小さくすること
ができる。

【００１２】また、空気流入口から上流側流路内に流入
した空気が流量測定素子側に向かって略直角に方向転換
して流れることを考慮して、請求項３のように、異物通
過口を、空気流入口に対向する位置と、その位置よりも
流量測定素子側の位置とに跨がるように形成すると良
い。このようにすれば、流量測定素子側に向かうバイパ
ス流に乗って空気流入口の対向位置よりも流量測定素子
側に流された異物も、異物通過口を通過させることがで
き、流量測定素子への異物の付着をより確実に防止する
ことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を内燃機関の空気流
量測定装置（エアフローメータ）に適用した一実施形態
を図面に基づいて説明する。図１に示すように、内燃機
関の吸気管１１（空気通路）の所定位置に形成された取
付穴１２に空気流量測定装置１３がプラグイン方式で組
み付けられている。この空気流量測定装置１３は、回路
モジュール１４と流量測定ユニット１５とから構成され
ている。流量測定ユニット１５は、全体として取付穴１
２から吸気管１１の中心軸Ｃ付近まで延びる角筒状に形
成されている。この流量測定ユニット１５は、吸気管１
１の径方向に沿って延びる２本の管を吸気管１１の空気
流れ方向に沿って並べて隔壁１７で接合することで、上
流側流路１８ａと下流側流路１８ｃとを曲り部１８ｂで
つないだ逆Ｕ字状のバイパス流路１８を形成している。
このバイパス流路１８の上流側流路１８ａの流路断面積
Ａ1 は、下流側流路１８ｃの流路断面積Ａ2 よりも小さ
くなるように形成されている。

【００１４】この流量測定ユニット１５の上流側の側面
には、吸気管１１内を流れる空気（主流）の一部を流量
測定ユニット１５内に流入させる空気流入口１９が形成
されている。また、流量測定ユニット１５の下端部に
は、ベンチュリ管部１６が主流方向に平行に一体成形さ
れている。ベンチュリ管部１６の下流側には、バイパス
流路１８の空気流出口２２が形成され、ベンチュリ管部
１６の下流側でバイパス流路１８の空気の流れ（バイパ
ス流）がベンチュリ管部１６を通過した空気の流れ（ベ
ンチュリ流）と合流するようになっている。

【００１５】更に、隔壁１７には、空気流入口１９の上
側部に対向する部分に、異物通過口２３が下流側流路１
８ｃに連通するように形成されている。この異物通過口
２３の上部は、空気流入口１９の上端よりも上側（流量
測定素子２９側）に突出し、異物通過口２３の横幅は、
空気流入口１９の横幅と略同一に形成されている（図２
参照）。また、隔壁１７の下流側流路１８ｃ側の面に
は、異物通過口２３を通過した空気の流れ（ショートカ
ット流）を下流側流路１８ｃの下流側に向けて案内する
案内壁２４が異物通過口２３の上縁部から下方に延びる
ように形成されている。

【００１６】一方、流量測定ユニット１５の上端開口部
は、回路モジュール１４で閉鎖されている。この回路モ
ジュール１４の下面には、流量測定素子２９（発熱素
子）と感温素子３０とがそれぞれ支持部材３１，３２に
よって所定間隔で組み付けられ、これら流量測定素子２
９と感温素子３０とがバイパス流路１８のうちの上流側
流路１８ａの上部に設置されている。ここで、流量測定
素子２９を上流側流路１８ａに設置する理由は、上流側
流路１８ａの流路断面積Ａ1 が、下流側流路１８ｃの流
路断面積Ａ2 よりも小さく、バイパス流の流速が上流側
流路１８ａの方が速くなるためであり、流量測定精度は
バイパス流の流速が速い方が向上するためである。感温
素子３０は、流量測定素子２９に触れる空気の温度を測
定するため、流量測定素子２９の放熱の影響を受けない
範囲で流量測定素子２９の近くに設置することが好まし
い。

【００１７】上記回路モジュール１４の内部には、流量
測定素子２９と感温素子３０ヘの通電を制御する回路基
板（図示せず）が収納され、回路モジュール１４の側部
にはワイヤハーネス（図示せず）を接続するためのコネ
クタ３４がインサート成形されている。また、回路モジ
ュール１４の下面側には、吸気温センサ３５（図２参
照）が下方に突出するように配置され、この吸気温セン
サ３５が流量測定ユニット１５の側方に位置して吸気管
１１内を流れる空気の温度（吸気温度）を検出する。

【００１８】尚、流量測定ユニット１５の上端のフラン
ジ部２０は、回路モジュール１４の下面の嵌合凸部３６
に融着又は接着等により接合され、嵌合凸部３６の外周
に装着したＯリング３７によって取付穴１２の内周部が
シールされている。そして、回路モジュール１４の下面
を取付穴１２の周縁部上面に当接させた状態で、図２に
示すように、回路モジュール１４の側部の固定片部３８
のネジ挿通孔にネジ３９を挿通して吸気管１１の取付部
４０のネジ孔に締め込むことで、空気流量測定装置１３
をプラグイン方式で吸気管１１の取付穴１２に組み付け
ている。

【００１９】以上のように構成した空気流量測定装置１
３では、吸気管１１内を流れる空気の一部が、空気流入
口１９からバイパス流路１８の上流側流路１８ａとベン
チュリ管部１６に分かれて流入する。バイパス流路１８
の上流側流路１８ａ内に流入した空気は、吸気管１１内
の空気流れ方向に対して略直角に方向転換して、バイパ
ス流路１８（上流側流路１８ａ→曲り部１８ｂ→下流側
流路１８ｃ）を流れる。このバイパス流は、ベンチュリ
管部１６の下流側で、ベンチュリ管部１６を通過した空
気の流れ（ベンチュリ流）と合流する。この合流部で
は、ベンチュリ流によってバイパス流路１８の空気流出
口２２に吸出し力（負圧）が作用し、バイパス流の流速
を速くする。そして、回路モジュール１４によって流量
測定素子２９の電流（発熱温度）を感温素子３０の検出
温度（吸気温度）との温度差が一定となるように制御
し、そのときの流量測定素子２９の電流値によってバイ
パス流量ひいては吸入空気流量を測定する。

【００２０】この場合、空気流入口１９の上側部から流
入した空気の多くは、主流方向に対して略直角上方に方
向転換してバイパス流路１８の上流側流路１８ａを流れ
るが、本実施形態では、バイパス流路１８の隔壁１７の
うちの空気流入口１９の上側部に対向する部分に異物通
過口２３が形成されているので、空気流入口１９の上側
部から流入した空気の一部は、異物通過口２３を通って
バイパス流路１８をショートカットして下流側流路１８
ｃヘ流れる。空気流入口１９から流入した空気に塵や油
粒子、エアクリーナのフィルタ屑等の異物が含まれてい
ると、その異物は、空気の流れと比べて慣性が大きく直
線的に流れようとするため、一部の空気と共に異物通過
口２３を通ってバイパス流路１８をショートカットして
下流側流路１８ｃヘ流れる。これにより、空気中の異物
が流量測定素子２９に到達して付着することが防止され
る。

【００２１】以上の説明から明らかなように、本実施形
態では、バイパス流路１８の隔壁１７のうちの空気流入
口１９の対向部分に異物通過口２３を形成するという極
めて簡単な方法で、空気中の異物が流量測定素子２９に
付着することを防止することができ、異物付着による出
力特性の経時的な変化を抑えることができて、空気流量
の測定精度を向上させることができる。

【００２２】また、本実施形態では、異物通過口２３を
通過した空気流（ショートカット流）を案内壁２４によ
り下流側流路１８ｃの下流側に向けて案内するようにし
ているので、異物通過口２３を通過したショートカット
流を下流側流路１８ｃ内のバイパス流にスムーズに合流
させることができる。これにより、ショートカット流の
合流によるバイパス流の乱れを防止して、流量測定素子
２９に当たるバイパス流の流速の変動を小さくすること
ができ、流量測定素子２９の出力変動を小さくすること
ができる。

【００２３】本発明者らは、異物通過口２３による流量
測定素子２９の出力変動を評価するために、本実施形態
の空気流量測定装置１３（異物通過口２３有り）と従来
の空気流量測定装置（異物通過口２３無し）とを用い
て、両者の空気流量に対する出力の変動幅を比較する試
験を行ったので、その試験結果を図３に示す。この試験
は、いずれの場合も流量測定素子２９への異物の付着が
無い状態で行った。この試験結果によれば、本実施形態
の空気流量測定装置１３（異物通過口２３有り）でも、
案内壁２４を設けることで、空気流量に対する出力の変
動幅を従来の空気流量測定装置（異物通過口２３無し）
とほぼ同じレベルにできることが確認された。

【００２４】また、本実施形態では、空気流入口１９の
上側部から流入した空気の多くが、上方に方向転換して
バイパス流路１８を流れることを考慮して、異物通過口
２３の上部を空気流入口１９の上端よりも上方に突出さ
せているので、流量測定素子２９側に向かうバイパス流
に乗って空気流入口１９の対向位置よりも上側（流量測
定素子２９側）に流された異物も、異物通過口２３を通
過させることができ、流量測定素子２９への異物付着を
より確実に防止できる。

【００２５】尚、本発明は、異物通過口２３や案内壁２
４の位置や形状、ベンチュリ管部１６の形状等を適宜変
更しても良い。その他、本発明は、内燃機関の吸入空気
量を測定する装置に限定されず、種々の空気通路を流れ
る空気流量を測定する装置として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における空気流量測定装置
の組付状態を示す縦断正面図

【図２】空気流量測定装置の組付状態を示す縦断左側面
図

【図３】本実施形態の空気流量測定装置の出力変動幅と
従来の空気流量測定装置の出力変動幅とを比較して示す
出力変動幅の特性図

【符号の説明】

１１…吸気管（空気通路）、１２…取付穴、１３…空気
流量測定装置、１４…回路モジュール、１５…流量測定
ユニット、１６…ベンチュリ管部、１７…隔壁、１８…
バイパス流路、１８ａ…上流側流路、１８ｂ…曲り部、
１８ｃ…下流側流路、１９…空気流入口、２２…空気流
出口、２３…異物通過口、２４…案内壁、２９…流量測
定素子、３０…感温素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気通路内に、該空気通路を流れる空気
   の一部を流入させるバイパス流路を配置し、このバイパ
   ス流路内に配置された流量測定素子によって空気の流量
   を測定する空気流量測定装置において、 前記バイパス流路は、前記空気通路内の空気流れ方向に
   対して略直角に配置する上流側流路と下流側流路とを曲
   り部でつないだ逆Ｕ字状の流路に形成され、 前記上流側流路と前記下流側流路との間を仕切る隔壁の
   うちの該上流側流路の空気流入口に対向する位置又はそ
   の近傍に異物通過口が形成されていることを特徴とする
   空気流量測定装置。
2. 【請求項２】 前記下流側流路には、前記異物通過口を
   通過した空気を該下流側流路の下流側に向けて案内する
   案内壁が設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載の空気流量測定装置。
3. 【請求項３】 前記異物通過口は、前記空気流入口に対
   向する位置と、その位置よりも前記流量測定素子側の位
   置とに跨がるように形成されていることを特徴とする請
   求項１又は２に記載の空気流量測定装置。