JP3260552B2 - 発熱抵抗式空気流量測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱抵抗式の空気流量
測定装置に関する。特には、特に自動車のエンジンに吸
入される空気流量を測定するのに適する発熱抵抗式空気
流量測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に最も近い公知例として、特許公
報平4−75385号記載の空気流量計がある。しかし、特許
公報平4−75385号では、主流路，副流路及び回路部の取
付固定法については開示されておらず、また、副流路が
主流路内をブリッジ状に両端支持される構造となってい
るため、本発明の第一の目的である回路部と副流路部を
一体のモジュール化し、主流路の大きさによらず標準化
したモジュールを種々の内燃機関に適用可能な構造とは
なっていない。また、副流路の構造が複雑になるため計
測精度の劣化が懸念され、数部品を結合して形成する必
要が生じるためコストが高くなること等から実用化に適
するものには至っていない。さらに、主流路が吸気系の
異なる位置に配置されることによる環境の変化への対応
やモジュールと主流路の取付ばらつきへの対応について
十分考慮した構造とはなっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、偏流
や逆流などに対しても検出精度の低下が少なく、かつ、
主空気通路への着脱可能な発熱抵抗式空気流量測定装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、特許請求の
範囲の欄に記載の発明により達成される。

【０００５】

【実施例】内燃機関のシステムコストを低減するため
に、発熱抵抗式空気流量測定装置のコスト低減と他の吸
気系部品との一体化によるシステムの部品点数の削減を
図っている。まず、回路部と副流路部を一体化したモジ
ュールとすることによって、比較的コストの高い流量計
ボディを単純管路である主流路と主流路の壁面に設けた
穴と回路の固定面で構成し、大幅なコスト低減を可能と
した。また、副流路を構成する部品の形状も単純化及び
小型化し、回路部との一体化も容易とし、回路部と副流
路部を結合する部品の一体化を図り空気流量測定装置の
コスト低減を達成した。さらに、流量計ボディの形状が
単純化されたため、流量計ボディを別部材で作成せず他
の吸気系部品と一体に形成することを可能とし、システ
ムの部品点数を削減した。また、主流路の設定される位
置や主流路の大きさが変わっても標準化したモジュール
を適用可能としている。

【０００６】小形・軽量化のためには、副流路をその機
能を損なうことなく、副流路形状の単純化，曲がり流路
による通路全長の維持、感温抵抗体の副流路の直角曲が
り部への配置、副流路の主流方向に垂直な第２通路を主
流方向より主流と垂直な方向が長い断面形状とすること
などで副流路の主流方向長さを低減し、副流路の主流方
向に垂直な第２通路も短く抑えて副流路を構成する部材
を小形・軽量化するとともに、主流路中の副流路構成部
材の占める割合を小さくし、副流路形状も圧力損失を生
じにくくすることで主流路の断面積を大きくせずにすむ
構造として主流路の小型・軽量化を可能としている。ま
た、副流路を挿入するための主流路壁面の穴は、副流路
を構成する部材の幅と長さの比を大きくしないようにし
て径の小さい円形とすることを可能として、挿入穴の形
成を容易化し、回路の小型化に対応できるようにした。

【０００７】環境変化への対応としては、主流路内の空
気の流れが吸気系の位置によって変化することへの対応
と、空気流量測定装置の置かれる位置による温度変化へ
の対応を図っている。主流路中に脈動流が生じることに
よる計測誤差に対しては、副流路をＬ字形の曲がり流路
とし、主流方向に平行な第１通路と垂直な第２通路の長
さの比を最適化しており、逆流の発生に対しては、副流
路の出口開口面を主流方向と平行な面に形成し、出口部
の上流にひさし状の突起を設けている。主流路の偏流に
よる計測誤差に対しては、副流路の入口開口面を受皿状
とし、出口上流に傾斜面を設けるとともに、主流路中の
副流路の出入口の配置を最適化している。主流路の乱
流，旋回流に対しては、副流路の全長を十分長くし、第
１通路の断面積に対して第２通路の断面積を大きくする
ことを可能とし、出口上流に両側に壁のある傾斜面を設
けている。温度変化に対しては、吸入空気の温度を計測
する感温抵抗体をベース部材から離れた位置で副流路の
直角曲がり部の内側コーナの近くに固定し、発熱抵抗体
は感温抵抗体よりもベース部材に近い位置に固定してい
る。また、発熱抵抗体の固定位置による計測精度の悪化
を防止するために、副流路の入口開口部の受皿状の底面
と第１通路が作るコーナから発熱抵抗体の間隔を適正化
している。

【０００８】モジュールの主流路への取付ばらつきに対
しては、副流路を構成する部材の副流路部のベース部材
と平行な断面の外形を長方形あるいは台形等副流路の入
口開口面のある主流方向と垂直な面と主流方向と平行な
面が設けられる形状とすること、副流路の出口開口面を
主流方向と平行な面に形成し、入口開口面の出口方向を
堀り込んだ受皿状としていることにより対応している。

【０００９】取り扱い性の向上に対しては、回路部と副
流路部が一体のモジュールとなっていること、主流路の
挿入穴はベース部材で覆いかくされる大きさとし、Ｏリ
ング，パッキンガスケット等により、挿入穴部からの空
気もれを防止可能としていること、Ｏリングを装着する
溝を形成しＯリング付のモジュール化を達成しているこ
と及びモジュールを主流路に着脱可能に固定しているこ
とにより対応している。

【００１０】回路部と副流路部を一体化したモジュール
とし、そのモジュールに発熱抵抗式空気流量測定装置の
ほとんどの機能を持たせたことにより、モジュールはひ
とつの製品として取り扱えるものとなった。これによ
り、内燃機関を取りまとめる企業、例えば自動車メーカ
は、安価な発熱抵抗式空気流量測定装置を得ることがで
き、また、吸気系の自由なレイアウトが可能となる。

【００１１】モジュールは、電子回路を回路ハウジング
及びカバーにより保護し、発熱抵抗体及び感温抵抗体は
副流路構成部材により保護されているため、取り扱いに
よる事故を防止している。

【００１２】副流路をＬ字形の曲がり流路とすることに
より、副流路の全長を十分に長く設定できるため、副流
路の出口部の主流路の空気の流れの乱れによる発熱抵抗
体付近の空気の流れへの影響を軽減している。また、副
流路の出口上流に両側に壁のある傾斜面を設けた構造に
より、副流路出口部の主流路の流れを方向性の整った慣
性力の強い安定した流れと、主流路の流れの乱れ自体を
低減している。副流路の入口開口面を主流路の流れ方向
に垂直な面に開口し、出口開口面を主流方向に平行な面
に開口しているのは、入口に動圧を受け出口を静圧で引
くようにして出入口間の圧力差を高め、副流路に流入す
る空気の流速を高めて副流路内の流れを安定化するため
である。さらに、副流路の第２通路の断面形状を幅広く
しているのは、副流路構成部材の主流方向の長さを短く
抑えながら断面積を確保して副流路が直角に曲がること
で生じる流れのはく離による第２通路の流れ面積の減少
を補い、副流路に流入する空気の流速減少を防止して発
熱抵抗体付近の流れを安定化するためである。このよう
に、副流路内、特に発熱抵抗体付近の流れを安定化する
ことにより空気流量測定装置の出力ノイズを減少し計測
精度を高める効果がある。また、Ｌ字形の副流路は、主
流路に脈動流が生じた時の発熱抵抗体の放熱特性の非線
形性と応答遅れにより生じるマイナス誤差を、副流路の
出入口間の主流路の相対長さに対して副流路の長さを長
くとり造流路内の流れに慣性効果を持たせることで脈動
時の出力をプラス変化させて前記マイナス誤差を相殺
し、脈動による出力誤差を低減する効果がある。副流路
の第１通路の長さに対して第２通路の長さを２倍として
いるのは、前記のＬ字形副流路における慣性効果の度合
を前記マイナス誤差を相殺するのに最適な長さ比とした
ものである。さらに、副流路の出口開口面をベース部材
と平行な面に設け、副流路構成部材を回路側に固定した
片持ち構造としているため、主流路の壁面に回路部を固
定することで副流路部も主流路に固定され、片持ちのた
め主流路の大きさが異なる場合でも主流路の中心と回路
部取付面の間隔を一定にすることにより、主流路の中心
と副流路の出入口の位置を変えずに標準化したモジュー
ルを適用することが可能である。

【００１３】発熱抵抗体を第１通路中に、感温抵抗体を
直角曲がり部に配置するのは、第１通路の長さを短く抑
えることを可能とするためで、両抵抗体を近接して配置
することによる熱的流れ的干渉を防止し、発熱抵抗体は
流れの安定化を図りやすい第１通路に配置することで計
測誤差を低減している。第１通路の長さを短くして副流
路構成部材の主流と変更な長さを短くできると、その長
さを、副流路構成部材の幅が空気流量計の圧力損失の増
加が問題とならない程度に小さくても２倍以内とするこ
とができるため、主流路の壁面に設ける副流路を差し込
むための挿入穴を比較的小さな円形とできるため、挿入
穴の形成が容易となり、主流路形成の複雑化，大型化を
防止できる。また、挿入穴はベース部材に覆いかくされ
る大きさにできるため、回路部のさらなる小型化に対す
る余裕を確保でき、ベース部材の底面と主流路の外壁の
回路部固定面の間を、Ｏリング，パッキン，ガスケット
などでシールし、挿入穴部から主流路内外の空気もれを
防止でき、空気もれによる計測誤差を防止できる。ま
た、挿入穴を円形としているのでＯリングによる径シー
ルも可能である。

【００１４】ベース部材を基準にして、ターミナルをホ
ルダに保持してベース部材を貫通するように固定し、ベ
ース部材の上面に電子回路，回路ハウジングを固定し、
回路ハウジングの上面をカバーで覆い、ベース部材の下
面のターミナルあるいはホルダに発熱抵抗体及び感温抵
抗体を固定し、副流路構成部材に設けた穴にホルダ及び
ターミナルを挿入して、発熱抵抗体と感温抵抗体が副流
路内に位置するように副流路構成部材をホルダあるいは
ベース部材に固定する方法は、製造が容易であり、生産
コストの低減が図れる。さらに、ベース部材と回路ハウ
ジング，ベース部材とホルダ等の一体化が可能であるた
め、部品の点数の削減が可能で一層のコスト低減が図れ
る。また、各部品の固定は、インサート成形，接着，溶
着等固定のための追加部品を要せずに行える構造となっ
ている。さらに、副流路構成部材とホルダあるいはベー
ス部材の接合面に溝を形成することができ、その溝にＯ
リングを装着しておけば挿入穴のシールのためのＯリン
グを脱落の心配無しに一体化したモジュールが得られ、
取り扱い性をより向上したモジュールが得られる。

【００１５】副流路構成部材の副流路部のベース部材と
平行な断面の外形を長方形あるいは台形等副流路の入口
開口面のある主流方向と垂直な面と主流方向と平行な面
のある形状とすることにより、モジュールを主流路へ取
り付けた時のモジュール回転方向に対する取付角度のば
らつきによる計測誤差を低減できる。主流路の流れ方向
に対してモジュールの取付角度が曲がっていると副流路
の入口開口面の有効面積（主流方向に垂直な断面に投影
した面積）が減少するため、副流路へ流入する空気流量
が減少しマイナス側の出力誤差を引き起こすように作用
する。反面、副流路構成部材の主流に平行な面は、モジ
ュールの取付角度が曲っていると主流路の有効面積を減
少するため、副流路へ流入する空気流量を増加しプラス
側の出力誤差を引き起こすように作用するため、両作用
が相殺されてモジュール取付角度のばらつきによる計測
誤差を低減できる。一般的な主流路の断面積及び副流路
構成部材の大きさを考慮すると、副流路入口開口部の幅
に対して主流方向に平行な面の主流方向長さを約２倍程
度とすると上記の相殺効果が適切となる。副流路構成部
材の副流路部のベース部材と平行な断面の外形と、台形
あるいは台形と長方形を組み合わせた形状としているの
は、上記の取付角度の影響低減効果を損なわず、また、
第２通路の断面積を減少させずに副流路構成部材の上面
に生じる動圧を減少し、空気流量測定装置の圧力損失を
低減するためである。さらに、副流路構成部材の下流底
面を円弧状にしているのは、下流のはく離渦を小さくし
圧力損失を低減するためと、第２通路の断面も一辺を円
弧状として拡大することも可能なためである。前記副流
路の断面外形の最も長い対角線の長さと主流路の壁面に
設けた円形の挿入穴の直径をほぼ同じにしているのは、
挿入穴を小さく抑えるためである。

【００１６】副流路の入口開口面の出口方向を堀り下げ
た受皿状にしているのは、主流路の広範囲の部分から副
流路に空気を取り込むようにし、主流路中に偏流が生じ
た時の計測誤差を低減することが第１の目的である。こ
の偏流時の計測誤差の低減作用は、副流路出口上流の傾
斜面にもある。偏流により、出口上流の流速が速くなる
と傾斜面の下流に生じるはく離域が広がり、副流路出口
の吸い出し効果が大きくなって副流路に流入する空気流
量が増加し、反対に出口上流の流速が遅くなると出口の
はく離域が小さくなり副流路に流入する空気流量が減少
するため、副流路の入口開口面の上流流速の変化による
副流路流入流量の影響度とうまく相殺し合う位置関係に
出入口を設置すると偏流による計測誤差が低減できる。
この作用が最も有効となるのは、第１通路を主流路の中
心から偏心した位置に設け、主流路の中心付近を含む範
囲に受皿状の部分を広げ、副流路の出口を主流路の中心
に対して入口の反対部分に設けた時である。また、この
受皿状の入口開口部は、回路固定面や主流路壁面の挿入
穴が傾いたことによる副流路構成部材の上下流方向の傾
きばらつきによる計測誤差の低減効果がある。副流路の
出口方向が主流路の上流方向に傾くと、出口開口面は主
流路の上流側から見えるようになる方向に傾くため、出
口開口面に若干の動圧が生じる、あるいは負圧が減少す
るため、副流路の出入口間の圧力差が小さくなり副流路
へ流入する空気流量が減少し、マイナスの計測誤差を生
じるように作用する。一方、受皿状の開口面は第１通路
が下流になる方向に傾くため、主流路の中心付近の流れ
をより副流路へ導きやすくするとともに、第１通路中に
生じるはく離域が大きくなり発熱抵抗体付近の流速を速
めるためプラス側の計測誤差を生じるように作用する。
この両作用は互いに相殺し合うため、上記の副流路構成
部材の傾きばらつきによる計測誤差を低減できる。反対
に出口が下流側になるように傾くと、出口部は負圧が大
きくなり、入口部は副流路に空気の取り入れにくい方向
に傾くとともに第１通路内のはく離域を小さくするた
め、出入口の作用が相殺し合って計測誤差を低減でき
る。

【００１７】感温抵抗体を第１通路の中心線よりベース
部材から離れる位置に固定するのは、感温抵抗体を直角
曲がり部の中で最も流速の速い内側コーナ近くに位置さ
せ、吸気温度の検出精度を向上させるとともに、吸入空
気温度と空気流量測定装置の周囲の温度に差が生じるよ
うな温度環境下において、ターミナルやホルダを介して
の熱伝導により、例えば周囲温度が高い時、周囲からホ
ルダ及びターミナルを伝わった熱により感温抵抗体の温
度が吸気温度より高くなるような吸気温度検出誤差を減
少する作用を持たせるためである。感温抵抗体が吸気温
度より高く誤計測するとプラス側の流量計測誤差を生じ
る。一方、発熱抵抗体は、周囲温度が高い環境下ではタ
ーミナル及びボルダへの熱伝導による放熱量が減少する
ためマイナス側の流量計測誤差を生じるように作用す
る。従って、両抵抗体への影響度を等しくすれば吸気温
度と周囲温度が異なる環境での計測誤差を低減できる。
実際には、両抵抗体の温度の違いにより、熱伝導の影響
度及び空気への熱伝達による影響度が異なるため、単純
に発熱抵抗体と感温抵抗体のターミナル及びホルダの熱
抵抗を等しくしても不十分であり、感温抵抗体側は熱抵
抗を大きくし、発熱抵抗体側は感温抵抗体側より熱抵抗
を小さくすると良い。感温抵抗体をベース部材より離れ
た位置に固定し、発熱抵抗体を感温抵抗体よりベース部
材に近づけて固定することにより、上記の温度環境下で
の計測誤差を低減するための両抵抗体の適切な熱的バラ
ンスを容易に得ることができる。

【００１８】発熱抵抗体の第１通路内の配置位置は、第
１通路内の主流内、すなわち流速が速く安定した流れの
中に配置する必要がある。従って、上記のような温度環
境を考慮した発熱抵抗体の配置に際しても、感温抵抗体
との位置関係のみでなく第１通路中の位置に対しても配
慮しなければならない。単純円管通路であれば主流はそ
の中心付近となるが、受皿状の開口面を持つ直角曲がり
通路での第１通路中の主流の位置を決定する要因とし
て、受皿状入口開口面の底面と第１通路によって形成さ
れる第１のコーナにより生じるはく離流により主流を管
路中心よりもベース部材方向に動かす作用と、直角曲が
り部で内側コーナ（第２のコーナ）近くの流速が速くな
ることにより主流を管路中心よりもベース部材から離れ
る方向に動かす作用がある。すなわち、前記第１のコー
ナと第２のコーナの位置関係が第１通路内の主流の位置
に影響し、両コーナを結ぶ壁面である第１通路のベース
部材から最も離れた内壁と発熱抵抗体との間隔を適切に
とれば、発熱抵抗体を第１通路の主流中に配置すること
ができる。一般的な副流路の大きさでは、第１通路のベ
ース部材から最も離れた内壁から上記第１のコーナと第
２のコーナの間隔の１／２〜１倍ベース部材方向に離れ
た部分が第１通路の主流の範囲となる。

【００１９】第１通路の断面形状を半円と長方形を組み
合わせた形とするのは、発熱抵抗体と感温抵抗体の位置
関係を適切としながら、発熱抵抗体を第１通路の主流内
に配置するためのひとつの手段である。すなわち、発熱
抵抗体の位置は感温抵抗体との関係から最適化し、第１
通路の主流の位置を発熱抵抗体付近に動かすために、前
記第１のコーナと第２のコーナを持つベース部材から最
も離れた第１通路内壁の位置を自由に設定できる形状と
したものである。

【００２０】以上のように、本発明の副流路部の構成に
は、環境変化や取付ばらつき及び装着性に対する多くの
機能を持たせているが、副流路構成部材は、複数の部品
を組み合わせる必要が無く、ひとつのプラスチック成形
品として形成可能な単純な形状を維持している。従っ
て、モジュール自体のコストを安く抑えることを可能と
している。また、主流路の形状を単純化できたこと、モ
ジュールがひとつの製品として取り扱うことが可能な機
能，構造となっていること、環境変化や取付ばらつきに
も対応できること等から、他の吸気系部品に主流路を一
体化することが可能となり、また、モジュールの標準化
も可能なことから内燃機関のシステムコストの低減も達
成できる。さらに、モジュールは、回路部を主流路外壁
に取り付けるだけで主流路に固定可能としているので装
着性が良く、着脱可能に固定することも容易である。着
脱可能な固定とすれば、市場での故障等への対応もモジ
ュール部のみを交換することで容易に対応できる。

【００２１】以下、本発明の実施例を図１〜図１４によ
り説明する。

【００２２】図１は本発明の一実施例の横断面図であ
り、図２はその上流側（左側）から見た外観図である。

【００２３】ベース部材７の上面には、電子回路８及び
回路ハウジング９が固定され、外部機器と電気的に接続
するためのコネクタ１１は回路ハウジング９に一体化さ
れ、回路ハウジング９の上面はカバー１０によって覆わ
れている。電子回路８と電気的に接続しているターミナ
ル１３はベース部材７の下面方向に引き出され、発熱抵
抗体１と感温抵抗体２がターミナル１３と電気的に接続
されて固定されている。副流路３は、ベース部材７と垂
直な面に開口する入口開口面３０１と、入口開口面から
ベース部材と平行に延びる第１通路３０２と、ベース部
材と垂直な方向に延びる第１通路の約２倍の長さを有す
る第２通路３０４と、ベース部材と垂直な面に開口する
出口開口面３０５及び第１通路３０２と第２通路３０４
の交点部分にあたる直角曲がり部３０３によって構成さ
れるＬ字形の流路であり、発熱抵抗体１が第１通路３０
２内に、感温抵抗体２が直角曲がり部３０３内に位置す
るように、副流路構成部材４がベース部材７に固定され
る。上記によって、発熱抵抗式空気流量測定装置の回路
部と副流路部を一体化したモジュールが構成される。

【００２４】一方、主流路５を構成する流量計ボディ６
の壁面には、副流路構成部材４を差し込むための挿入穴
１４及びベース部材７を取り付ける取付固定面１５が設
けられている。この流量計ボディ６に、副流路３の第１
通路３０２が主流路５の流れ方向１７と平行になるよう
に副流路構成部材４を挿入穴１４から主流路５内に差し
込み、挿入穴１４の周囲がシールされるように取付固定
面１５とベース部材７の底面の間にゴムパッキン１６を
はさんでベース部材７が主流路外壁にネジ１８により固
定されている。

【００２５】上記実施例に対して、さらに種々の環境下
における計測精度の悪化を低減する構成及び副流路構成
部材とベース部材の固定法を具体化した実施例の横断面
図を図３に、その上流側（左側）から見た外観図を図４
に示す。

【００２６】ターミナル１３がホルダ１９の内部を貫通
するようにターミナル１３をホルダ１９と一体化し、ベ
ース部材７の穴部を通してベース部材７とホルダ１９が
固定される。ここで、ターミナル１３とホルダ１９及び
ベース部材７の種々の固定法を挙げると、ターミナル１
３及びベース部材７が金属製でホルダ１９がプラスチッ
ク製で、ホルダ１９の成形時にターミナル１３とベース
部材７をインサート成形することにより３者を一体化す
る方法、ターミナル１３とホルダ１９をインサート成形
しベース部材７と接着等により固定する方法、あるい
は、図３では別部材として示しているが、ベース部材７
とホルダ１９をひとつのプラスチック成形品としてター
ミナル１３をインサート成形する方法、及び、最も部品
点数を少なくするために、回路ハウジング９とベース部
材７とホルダ１９をひとつのプラスチック成形品として
ターミナル１３をインサート成形する方法等がある。電
子回路８は、ベース部材７あるいはホルダ１９の上面に
固定され、ターミナル１３とワイヤ等の導電性部材２２
を介して電気的に接続される。また、回路ハウジング９
もベース部材７の上面に固定され、回路ハウジング９の
上面はカバー１０を固定することによって覆われる。

【００２７】一方、ターミナル１３の電子回路８の反対
端部には、発熱抵抗体１及び感温抵抗体２が電気的に接
続固定される。本実施例では、感温抵抗体２を副流路３
の直角曲がり部３０３の内部でその内側コーナ近くに位
置するように固定し、発熱抵抗体１は副流路３の第１通
路３０２内で感温抵抗体２よりもベース部材７に近い位
置になるように固定して、温度変化の激しい環境におい
ても計測誤差を低減できる構成としている。

【００２８】副流路構成部材４には、前記第一の実施例
と同様に入口開口面３０１，第１通路３０２，直角曲が
り部３０３，第２通路３０４，出口開口面３０５から構
成されるＬ字形の流路に加えて、副流路３内に取り込む
空気を広範囲、特に主流路５の中心付近から導くことを
目的とした周囲に壁を残して堀り込んだ受皿状入口３０
６，出口部の流れを安定化することを目的とした両側に
壁のある傾斜面307とその傾斜面の先端を出口開口面３
０５より下方に出張らせた出口庇３０８、及び、ホルダ
１９を挿入する穴４０１とホルダ１９との接合面４０２
が設けられている。また、副流路３の第１通路３０２
は、発熱抵抗体１の固定位置を温度影響を優先して第１
通路３０２の中心よりもベース部材７に近付く方向とし
て、第１通路３０２の流れと垂直な断面中で流速が比較
的速く流れの安定した範囲を発熱抵抗体１の固定部に持
ってくるために、半円形と長方形を合わせた断面形状と
し、受皿状入口３０６の底面と第１通路３０２の作るコ
ーナと直角曲がり部３０３の内側コーナの間隔に対して
前記両コーナをつなぐ第１通路３０２の内壁と発熱抵抗
体１の間隔が１／２から１（同間隔）となるようにして
いる。さらに、第２通路３０４と平行な肉盗み穴４０３
を設け、副流路構成部材４を均肉化しプラスチック成形
のひけによる形状変化を防止するとともに、材料費及び
重量を低減している。

【００２９】この副流路構成部材４は、ホルダ挿入穴４
０１にホルダ１９を差し込み、接合面４０２でホルダ１
９と接着固定される。ここで、ホルダ１９に設けた段差
と副流路構成部材の接合面４０２により溝部４０４が形
成される。この溝部４０４はＯリング２０の装着溝であ
り、Ｏリング２０により主流路壁面の挿入穴１４がシー
ルされる構成となっている。上記により、回路部と副流
路部及び挿入穴シール用のＯリングが一体化したモジュ
ールが構成される。

【００３０】これを前記第一の実施例と同様に流量計ボ
ディ６に固定することにより、発熱抵抗式空気流量測定
装置が完成される。本実施例では挿入穴シール用のＯリ
ングがモジュールに装着されているため、ゴムパッキン
は不要である。本実施例では、回路ハウジング９をベー
ス部材７とともにネジ１８にて固定し回路ハウジングの
固定強度を増加したものを示しており、また、流量計ボ
ディ６の主流路５の入口面に整流格子２１を装着し、さ
らに計測精度を改善したものを示している。

【００３１】図５は第二の実施例で示した発熱抵抗式空
気流量測定装置の回路部と副流路部を一体化したモジュ
ールの横断面図で、図６はその下方（出口方向）から見
た外観図である。

【００３２】副流路構成部材４のベース部材７と平行な
断面の外形は、ホルダ１９の挿入部が円形で、副流路部
が第１通路の流れ方向と垂直な辺の長さに対して第１通
路の流れ方向と平行な辺の長さが１〜２倍になっている
長方形としている。また、ホルダ１９の主流路壁面の挿
入穴１４に差し込まれる部分の外形も円形としており、
その直径を副流路部の長方形断面の対角線の長さとほぼ
等しくしているため、主流路壁面に設ける挿入穴を比較
的小さな円形とすることができる。さらに、副流路の入
口開口面３０１の第２通路３０４の流れ方向と垂直な開
口幅は、前記副流路部の長方形断面の第１通路３０２と
平行な辺の長さの約１／２としており、第２通路３０４
の断面形状は、第１通路３０２と平行な辺より垂直な辺
の方が長い長方形としている。

【００３３】図７及び図８は、図６と同様に図５の下方
から見た外観図である。図７は、ホルダ１９の主流路壁
面の挿入穴１４に差し込まれる部分のベース部材７と平
行な断面の外形は図６と同じ直径の円形とし、副流路の
第２通路３０４の形状も図６と等しくして、副流路構成
部材４の副流路部のベース部材７と平行な断面の外形を
台形と長方形を組み合わせた形状としたものである。図
８は、さらに第２通路の下流側底面及び副流路部の断面
外形の下流側底面を円弧状としたものである。

【００３４】図９はエンジンの吸入空気量をコントロー
ルするバルブ２３を有するスロットルボディ２４に図５
に示したモジュールを挿入して成る発熱抵抗式空気流量
測定装置を示したものである。流量計測部はバルブ上流
に配置しており、空気の流れは図示左側から右側へ流れ
る。副空気通路を持つスロットルボディ一体形発熱抵抗
式空気流量計は、既に製品化されているが、副空気通路
部材がスロットルボディと一体で構成されているか、又
は、モジュールの回路を覆うハウジング部材がスロット
ルボディと一体で構成されておりスロットルボディの構
造がかなり複雑化してしまう。これに対し、図９に示す
本発明の実施例によればハウジング部材及び副空気通路
部材がモジュールと一体化されているため、スロットル
ボディの構造を簡素化することが可能となる。また、ス
ロットルバルブを持たない吸気系（例えばディーゼル
車）ではモジュールを直接インテークマニホールドへ装
着することも可能である。

【００３５】図１０は、エンジンルーム内に配置される
エアクリーナの一部に図５に示したモジュールを取り付
けた実施例を示したものである。エアクリーナは新規空
気を取込むための導入ダクト２５を有する上流側ケース
部材２６と吸気ダクト３０とエアクリーナを接続するた
めのダクト２８を有する下流側ケース部材２７で空気中
のダストを除去するためのフィルタ部材２９をはさみ込
んで固定する構造である。当然ではあるが空気の流れは
図示矢印の様に流れ、ダクト２８にはフィルタ２９によ
りダストが除去されたクリーンな空気が流れる。ここ
で、ダクト２８の一部に発熱抵抗式空気流量測定装置の
副空気通路部を挿入するための挿入穴１４があいてお
り、これをネジ等を使ってダクト２８とモジュールとを
機械的に固定する。これにより、前記した主空気通路を
構成するボディの代りにダクト２８の様なエアクリーナ
の一部分を使って主空気通路を構成することが可能とな
りボディを必要としないモジュール単体での安価な発熱
抵抗式空気流量測定装置を提供することが可能となる。

【００３６】図１１に示す例は基本的には図１０と同様
にエアクリーナの一部に図５に示すモジュールを取付け
た実施例を示したものである。図１０では下流側ケース
部材２７の外側に設けたダクト２８の一部に発熱抵抗式
空気流量測定装置のモジュール部を取り付けたが、図１
１では、下流側ケース部材２７の内側にダクト３１が設
けられており、ダクト３１の一部に挿入穴１４を設けモ
ジュールを取付けた例を示したものである。尚、図には
ダクト３１の先端部分は空気の流れを整流化するために
ベルマウス状にしている。本構造の様に発熱抵抗式空気
流量測定装置のモジュールをエアクリーナ内部に入れる
ことにより図１０に示したダクト２８に相当する部分の
長さを短くできるため、吸気系のコンパクト化を図るこ
とが可能である。尚図１０に示したダクト２８及び図１
１に示したダクト３１は図示ではエアクリーナ下流側ケ
ース部材２７と一体で記述したが各々別体で製作し後か
ら機械的強度を保つ様に固定してもかまわない。

【００３７】図１２は別の実施例を示す発熱抵抗式空気
流量測定装置の横断面であり、図１３はその上流側（左
側）から見た図である。図３〜図４との相違は主空気通
路を構成するボディ３２の内径を大きくしたものであ
る。ボディ内径を大きくすると単純に考えれば、副空気
通路の内、流量を計測するための発熱抵抗体１が配置さ
れる第１通路３０２及び入口開口面３０２がボディ壁面
近くに片寄ってしまう。この場合、仮にボディ３２の上
流側の形状（エアクリーナ及びダクト形状）によりボデ
ィ３２内において空気の流れに偏流が生じた場合、壁面
に近い場所においてはその偏流によって発熱抵抗式空気
流量測定装置の計測誤差を生じてしまう。通常管内を流
れる流速分布は管の中心部分が最も流速が速く、壁面に
近づくにつれておそくなる様に放物線に近い分布を示
す。すなわち管内の中心では平均流速より流速は速く壁
面ではおそくなり、流速の平均値は中心よりズレた位置
で計測することが望まれる。このため、本発明品におい
ては副空気通路の出入口を管中心からズラして平均流速
の値を副空気通路に取込む様にしている（副空気通路内
を流れる流速値を決めるのは出入口の圧力差であり出入
口共に管中心よりズラす必要が有る）。しかし、偏流の
大部分はこの最も流速の速い位置が中心位置かなズレて
しまい、中心に対し一方が速い流速の値を示し、他方は
おそい流速の値を示してしまう。このため速い流速分布
の位置に副空気通路の入口開口面３０１が有ると、平均
流速よりプラス側の計測誤差が生じ、逆におそい位置に
有るとマイナス側の計測誤差を生じる。

【００３８】この様にボディ３２の内径を大きくした場
合においても偏流による計測誤差をおさえるためにボデ
ィ３２にベース部材７を取付ける取付面３３を図示の様
にボディ３２外径より堀下げて、かつ、ボディ３２内壁
がモジュール取付部において異径となる様な形状とし、
ボディ３２内径の中心に対し出入口までの各々の距離が
ほぼ同じ様になる様な構造としたものである。尚この場
合、ボディ３２内壁がモジュール取付部において内壁が
凸となる様になるため、その部分の上下流は空気の流れ
を極力乱さない様に図示３４，３５の様にゆるやかに傾
斜させることが望まれる。

【００３９】最後に、図１４を使い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す。

【００４０】エアクリーナ１００から吸入された吸入空
気１０１は、発熱抵抗式空気流量測定装置のボディ１０
２，吸気ダクト１０３，スロットルボディ１０４及び燃
料が供給されるインジェクタ１０５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。

【００４１】発熱抵抗式空気流量計の回路モジュール１
１０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１１
３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
射量とアイドルエアコントロールバルブ開度を求め、そ
の値を前記インジェクタ１０５及びアイドルエアコント
ロールバルブ１１５を制御する。

【００４２】発熱抵抗式空気流量測定装置としてのほと
んどの機能をモジュールに持たせることにより、モジュ
ールを１つの製品として扱え、例えば、エアクリーナの
一部や、吸気ダクトの一部等にモジュールを取付けるこ
とにより、発熱抵抗式空気流量測定装置としての機能を
十分に果すことができさらに、１種類のモジュールを各
エンジンに流用できるためマッチング等が容易となり、
内燃機関のシステムコストの低減を達成することが可能
となる。

【００４３】また、従来の主空気通路を構成するボディ
を要する発熱抵抗式空気流量測定においてもコストの
内、大きなウェイトを占めていたボディを単純な筒状に
することができる。また、上記した様に１種類のモジュ
ールに発熱抵抗式空気流量測定装置としての機能を持た
せることにより、ボディのメイン径のみにより搭載エン
ジンの排気量に応じた発熱抵抗式空気流量測定装置の標
準化及びシリーズ化ができ、これらの効果により従来の
副空気通路一体のボディを有する発熱抵抗式空気流量測
定装置と比べ約１０〜２０％程度コスト低減可能とな
る。

【００４４】さらに、市場において、発熱抵抗式空気流
量測定装置に何らかの異常が生じた場合においてもモジ
ュール単品だけの交換で済むため市場における発熱抵抗
式空気流量測定装置の取扱い性の向上を図ることが可能
となる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、偏流や逆流などに対し
ても検出精度の低下が少なく、かつ、主空気通路への着
脱可能な発熱抵抗式空気流量測定装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す発熱抵抗式空気流量測
定装置の横断面図。

【図２】図１を空気の流れの上流側から見た図。

【図３】計測精度向上を目的とした一実施例を示す発熱
抵抗式空気流量測定装置の横断面。

【図４】図３を空気の流れの上流側から見た図。

【図５】図３のモジュール単品図。

【図６】図５を副空気通路の出口方向から見た図。

【図７】図６に対し副空気通路の上流側形状を変えた一
実施例。

【図８】図７に対し副空気通路の上流側形状を変えた一
実施例。

【図９】本発明の一実施例を示すスロットルボディ一体
形発熱抵抗式空気流量測定装置の横断面図。

【図１０】本発明の一実施例を示す発熱抵抗式空気流量
測定装置一体形エアクリーナの横断面図。

【図１１】本発明の一実施例を示す発熱抵抗式空気流量
測定装置内蔵形エアクリーナの横断面図。

【図１２】本発明の一実施例を示す、ボディ内径を広げ
た場合の発熱抵抗式空気流量測定装置の横断面図。

【図１３】図１２を空気の流れの上流側から見た図。

【図１４】本発明品を用いた内燃機関の制御システム
図。

【符号の説明】

１…発熱抵抗体、２…感温抵抗体、３…副流路、４…副
流路構成部材、５…主流路、６…流量計ボディ、７…ベ
ース部材、８…電子回路、９…回路ハウジング、１０…
カバー、１１…コネクタ、１３…ターミナル、１４…挿
入穴、１５…取付固定面、１６…ゴムパッキン、１７…
流れ方向、１８…ネジ、１９…ホルダ、２０…Ｏリン
グ、２１…整流格子、２２…導電性部材、２３…バル
ブ、２４，１０４…スロットルボディ、２５…導入ダク
ト、２６…上流側ケース部材、２７…下流側ケース部
材、２８…接続ダクト、２９…フィルタ、３０…吸気ダ
クト、３１…ダクト、３２…ボディ、３３…取り付け
面、１００…エアクリーナ、101…吸入空気、１０２…
発熱抵抗式空気流量測定装置、１０３…吸気ダクト、10
5…インジェクタ、１０６…マニホールド、１０７…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…回転速度計、
１１４…コントロールユニット、１１５…アイドルエア
コントロールバルブ、３０１…入口開口面、３０２…第
１通路、３０３…直角曲がり部、３０４…第２通路、３
０５…出口開口面、３０６…受皿状入口、３０７…傾斜
面、３０８…出口庇、４０１…ホルダ挿入穴、４０２…
接合面、４０３…肉盗み穴、４０４…溝部。

フロントページの続き (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 (72)発明者 斉藤 孝行 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 荒井 信勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平２−1518（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/68 - 1/699

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路を構成する主流路内部
   に発熱抵抗体と感温抵抗体を備えた副流路と、前記発熱
   抵抗体及び感温抵抗体と電気的に接続した電子回路を有
   し、 板状のベース部材の片面に前記電子回路及び前記電子回
   路を内装保護する回路ハウジングを固定し、前記ベース
   部材の電子回路固定面の反対側に前記発熱抵抗体及び感
   温抵抗体を固定し、前記ベース部材と垂直な面に開口す
   る入口開口面から前記ベース部材と平行に形成される流
   路である第１通路と、前記ベース部材と平行な面に開口
   する出口開口面へ続く前記ベース部材と垂直に形成され
   る流路である第２通路からなる副流路を、前記発熱抵抗
   体と前記感温抵抗体が前記副流路中に位置するように固
   定して、前記回路と前記副流路を一体のモジュール化
   し、前記主流路の壁面に設けた穴から前記副流路を前記
   主流路中に挿入し、前記ベース部材あるいは前記回路ハ
   ウジングを主流路外壁面に固定してなる発熱抵抗式空気
   流量測定装置において、 前記発熱抵抗体は前記副流路の第１通路中に位置し、前
   記感温抵抗体は前記第１通路と第２通路の交点である直
   角曲がり部に位置していることを特徴とする発熱抵抗式
   空気流量測定装置。
2. 【請求項２】内燃機関の吸気通路を構成する主流路内部
   に発熱抵抗体と感温抵抗体を備えた副流路と、前記発熱
   抵抗体及び感温抵抗体と電気的に接続した電子回路を有
   し、 板状のベース部材の片面に前記電子回路及び前記電子回
   路を内装保護する回路ハウジングを固定し、前記ベース
   部材の電子回路固定面の反対側に前記発熱抵抗体及び感
   温抵抗体を固定し、前記ベース部材と垂直な面に開口す
   る入口開口面から前記ベース部材と平行に形成される流
   路である第１通路と、前記ベース部材と平行な面に開口
   する出口開口面へ続く前記ベース部材と垂直に形成され
   る流路である第２通路からなる副流路を、前記発熱抵抗
   体と前記感温抵抗体が前記副流路中に位置するように固
   定して、前記回路と前記副流路を一体のモジュール化
   し、前記主流路の壁面に設けた穴から前記副流路を前記
   主流路中に挿入し、前記ベース部材あるいは前記回路ハ
   ウジングを主流路外壁面に固定してなる発熱抵抗式空気
   流量測定装置において、 前記発熱抵抗体及び感温抵抗体と、前記電子回路を電気
   的に接続するターミナルは、絶縁材からなるホルダに保
   持されて前記ベース部材を貫通するように固定され、前
   記発熱抵抗体及び感温抵抗体は前記ターミナルあるいは
   前記ホルダに固定され、前記副流路を構成する部材に設
   けられた挿入穴に前記ホルダ及び前記ターミナルを差し
   込んで、前記発熱抵抗体及び感温抵抗体が副流路内に位
   置するように前記副流路を構成する部材を前記ベース部
   材あるいは前記ホルダに固定してなることを特徴とする
   発熱抵抗式空気流量測定装置。
3. 【請求項３】内燃機関の吸気通路を構成する主流路内部
   に、発熱抵抗体と感温抵抗体とを有する副流路を備えた
   発熱抵抗式空気流量測定装置において、 前記副流路は前記主流路の軸方向流路と半径方向流路と
   から構成され、 前記軸方向流路の断面形状は半円と長方形を組み合せた
   形状であることを特徴とする発熱抵抗式空気流量測定装
   置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記副流路を構成する部材は前記発熱抵抗体が電気的に
   接続された電子回路のベースに固定されていることを特
   徴とする発熱抵抗式空気流量測定装置。