(57)【要約】【課題】低コストな手段により、発熱抵抗体４Ａの放熱量のばらつきを低減して、検出精度を向上できる空気流量測定装置１を提供する。【解決手段】センシング部４が配設されるバイパス流路６には、発熱抵抗体４Ａが巻き付けられるボビンの両端部及びそのボビンに取り付けられるリード部の上流側に一組のガード部８が設けられている。このガード部８は、バイパス流路６に流入した空気が、ボビンの両端部及びリード部に直接当たらない様に、バイパス流の一部を遮る位置に設けられる。これにより、バイパス流路６に流入した空気の一部がガード部８に遮られ、ボビンの両端部及びリード部に当たる空気流速が大幅に低下するため、ボビンの両端部からの放熱量が小さくなる。その結果、発熱抵抗体４Ａの放熱量のばらつきを小さく抑えることができ、流量検出精度が向上する。【選択図】図１
2007155533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気通路を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス流路と、
このバイパス流路内に配設されて、前記バイパス流路を流れる空気流量を測定するためのセンシング部とを備え、
このセンシング部は、前記バイパス流路内にリード部を介して支持される発熱部を有し、前記リード部を通じて前記発熱部に通電され、その発熱部の放熱量を基に前記バイパス流路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置であって、
前記バイパス流路に流入した空気が、前記発熱部と前記リード部との接続部に直接当たらない様に、少なくとも前記接続部の上流側に空気流の一部を遮るガード部を設けたことを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載した空気流量測定装置において、
前記ガード部は、前記発熱部と前記リード部との接続部を含む前記リード部全体の上流側に設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、
前記ガード部は、前記バイパス流路を形成するセンサボディと一体に設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、
前記ガード部は、前記リード部を支持する支持部材に取り付けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４に記載した何れかの空気流量測定装置において、
前記センシング部は、電気絶縁性を有するボビンの外周に発熱抵抗体を形成して前記発熱部を構成すると共に、一対の前記リード部が前記ボビンの両端に取り付けられて前記発熱抵抗体に接続され、且つ前記発熱部と前記リード部の上部に保護膜が被覆され、
前記ガード部は、前記リード部が取り付けられる前記ボビンの端部を含む前記リード部の上流側に設けられていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載した何れかの空気流量測定装置において、
前記空気通路は、内燃機関の吸気ポートに接続される吸気通路であり、この吸気通路を通って前記内燃機関に吸引される吸入空気量を計測することを特徴とする空気流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気通路の内部にバイパス流路を形成し、そのバイパス流路内に配設される発熱抵抗体の放熱量を基に空気流量を測定する空気流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱抵抗体の放熱量を基に空気流量を測定する熱式流量測定装置が公知である。この熱式流量測定装置に使用される発熱抵抗体は、円筒状のボビンと、このボビンの両端に挿入される一対のリードワイヤと、ボビンの外周に巻き付けられてリードワイヤに接続される抵抗線と、この抵抗線及びリードワイヤを保護する保護膜とで形成されている。  ところで、ボビンの端面は、ボビンの軸心に直交する径方向に形成されている。このボビンの端面に、例えばガラススラリーを塗布またはディップして乾燥させ、その後、焼成して保護膜を形成する場合、ボビンの端面を被覆する保護膜（端面被覆部と呼ぶ）は、ボビンの端面の内周端で分厚くなり、ボビンの端面の外周端で薄くなる略円錐形状になるが、その厚さのばらつきが大きいことが分かった。
【０００３】
ボビンの端面を覆う端面被覆部の厚さのばらつきが大きいと、発熱抵抗体の放熱量のばらつきも大きくなり、その影響で流量検出精度の変動も大きくなる。
これに対し、特許文献１では、ボビンの端面を最初から錐状（テーパ状）に形成して、端面被覆部の厚さのばらつきを低減することにより、ボビン端面での放熱量のばらつきを低減する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１１０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の熱式流量測定装置では、発熱抵抗体の発熱温度が高くなる（例えば、空気温度より２００度程度高い）ため、ボビンの耐熱性が要求される。このため、耐熱温度の高いセラミックによってボビンを形成することが多い。しかし、ボビンの端面を最初から錐状に形成することは、セラミックの特性上、加工精度が低く、且つ製造が困難であるため、コスト高となる問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、低コストな手段により、発熱抵抗体の放熱量のばらつきを低減して、検出精度を向上できる空気流量測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（請求項１の発明）
本発明は、空気通路を流れる空気の一部をバイパスさせるバイパス流路と、このバイパス流路内に配設されて、バイパス流路を流れる空気流量を測定するためのセンシング部とを備え、このセンシング部は、バイパス流路内にリード部を介して支持される発熱部を有し、リード部を通じて発熱部に通電され、その発熱部の放熱量を基にバイパス流路を流れる空気流量を測定する空気流量測定装置であって、バイパス流路に流入した空気が、発熱部とリード部との接続部に直接当たらない様に、少なくとも接続部の上流側に空気流の一部を遮るガード部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、発熱部とリード部との接続部の上流側に設けられたガード部によって空気の流れが遮られるため、接続部に当たる空気流速が大きく低下する。その結果、発熱部全体の放熱量に対する接続部からの放熱量の割合が小さくなるため、製造誤差等による接続部の形状ばらつきが大きい場合でも、発熱部全体の放熱量のばらつきが小さくなり、流量検出精度が向上する。
【０００７】
（請求項２の発明）
請求項１に記載した空気流量測定装置において、ガード部は、発熱部とリード部との接続部を含むリード部全体の上流側に設けられていることを特徴とする。
この場合、空気に含まれるダスト（例えばカーボン等）や水分等がリード部へ付着することを抑制できるので、リード部の経時劣化を抑制できる。
【０００８】
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、ガード部は、バイパス流路を形成するセンサボディと一体に設けられていることを特徴とする。
この場合、ガード部をセンサボディと一体成形（例えば樹脂成形）することが可能であるため、ガード部を設けることに伴うコスト増加を抑えることができる。
【０００９】
（請求項４の発明）
請求項１または２に記載した空気流量測定装置において、ガード部は、リード部を支持する支持部材に取り付けられていることを特徴とする。
この場合、支持部材を介してリード部とガード部との位置ずれを防止できるので、センシング部に対してガード部を精度良く配置できる。
【００１０】
（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの空気流量測定装置において、センシング部は、電気絶縁性を有するボビンの外周に発熱抵抗体を形成して発熱部を構成すると共に、一対のリード部がボビンの両端に取り付けられて発熱抵抗体に接続され、且つ発熱部とリード部の上部に保護膜が被覆され、ガード部は、リード部が取り付けられるボビンの端部を含むリード部の上流側に設けられていることを特徴とする。
上記の構成によれば、リード部が取り付けられるボビンの端部を含むリード部の上流側にガード部が設けられることにより、ボビンの端部に直接当たる空気が減少する。その結果、ボビンの端面を覆う保護膜（例えばガラスコート）の厚さのばらつきが大きい場合でも、発熱部全体の放熱量のばらつきが小さくなり、流量検出精度が向上する。
【００１１】
（請求項６の発明）
請求項１〜５に記載した何れかの空気流量測定装置において、空気通路は、内燃機関の吸気ポートに接続される吸気通路であり、この吸気通路を通って内燃機関に吸引される吸入空気量を計測することを特徴とする。
本発明の空気流量測定装置は、例えば、自動車用内燃機関の吸入空気量を測定する熱式エアフロメータとして用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は空気流量測定装置１の断面図、図３は空気流量測定装置１の取付け状態を示す断面図である。
実施例１に示す空気流量測定装置１は、例えば、自動車用エンジンの吸入空気量を計測するエアフロメータであり、図３に示す様に、本発明の空気通路を形成するエアクリーナのアウトレットパイプ２にプラグイン方式によって着脱可能に取り付けられている。
この空気流量測定装置１は、図１に示す様に、センサボディ３、センシング部４、及び回路モジュール５等より構成される。
【００１４】
センサボディ３は、図３に示す様に、アウトレットパイプ２に開けられた取付け孔よりアウトレットパイプ２の内部に挿入され、アウトレットパイプ２の径方向（図示上下方向）に配置される。センサボディ３の内部には、アウトレットパイプ２の内部を流れる空気（以下、主流と呼ぶ）の一部をバイパスさせるバイパス流路６（図１参照）が形成されている。
バイパス流路６は、センサボディ３に形成される入口３ａと出口３ｂとの間で空気の流れ方向が１８０度変化（Ｕターン）する様に形成されている。
【００１５】
センシング部４は、バイパス流路６を流れる空気流量を測定するための発熱抵抗体４Ａと、バイパス流路６の空気温度を測定するための感温抵抗体４Ｂとを有し、図１（ｂ）に示す様に、バイパス流路６のＵターン部より上流側に配置される。
本発明に係わる発熱抵抗体４Ａは、図２に示す様に、例えば、外径０．０２ｍｍの白金線をボビン４ａの外周に巻き付けて形成され、その白金線の両端部が、ボビン４ａの両端に取り付けられる一対のリード部４ｂに接続されて、発熱抵抗体４Ａ及びリード部４ｂの上部が保護膜によって被覆されている。
一方、感温抵抗体４Ｂは、発熱抵抗体４Ａと同様に、ボビン４ａの外周に白金線を巻き付けて形成され、その白金線の両端部がボビン４ａの両端に取り付けられる一対のリード部４ｂに接続されて、発熱抵抗体４Ａ及びリード部４ｂの上部が保護膜によって被覆されている。
【００１６】
ボビン４ａは、電気絶縁性材料（例えば、アルミナ）により円筒状に設けられている。  リード部４ｂは、例えば、白金によって棒状に設けられ、一端側がボビン４ａの内周に挿入されて接着剤（例えば高融点ガラス）により固定され、他端側が支持ピン７に溶接等により固定されている。支持ピン７は、回路モジュール５に内蔵される回路基板（図示せず）とリード部４ｂとを電気的に接続するターミナルを兼ねている。
保護膜は、例えば、酸化鉛を含有したガラスの塗布膜を８００℃前後の温度で焼結して形成される。
【００１７】
上記の発熱抵抗体４Ａと感温抵抗体４Ｂは、図１（ａ）に示す様に、主流の流れ方向に直交するセンサボディ３の厚み方向（図示左右方向）に所定量離れた位置に配置され、且つ、図１（ｂ）に示す様に、発熱抵抗体４Ａより感温抵抗体４Ｂの方が上流側（図示下側）に配置され、それぞれリード部４ｂが接続される支持ピン７（ターミナル）を介して、回路モジュール５に内蔵される回路基板に電気的に接続されている。なお、発熱抵抗体４Ａと感温抵抗体４Ｂの位置を逆にしても良い。
回路モジュール５は、センサボディ３の上端部に設けられ、アウトレットパイプ２の取付け孔より外側に配置される（図３参照）。この回路モジュール５は、発熱抵抗体４Ａの温度と感温抵抗体４Ｂで検出される空気温度との差が一定になるように、発熱抵抗体４Ａに供給される電流値を制御している。
【００１８】
続いて、本発明のガード部８について詳述する。
センシング部４が配設されるバイパス流路６には、図１及び図２に示す様に、発熱抵抗体４Ａが巻き付けられるボビン４ａの両端部及びそのボビン４ａに取り付けられるリード部４ｂの上流側に一組のガード部８が設けられている。このガード部８は、バイパス流路６に流入した空気（バイパス流）が、リード部４ｂが取り付けられるボビン４ａの両端部及びリード部４ｂに直接当たらない様に、バイパス流の一部を遮る位置に設けられている。このガード部８は、バイパス流路６を形成するセンサボディ３と一体に樹脂成形によって設けることができる。
【００１９】
続いて、空気流量測定装置１の作用を説明する。
エンジンの始動により、アウトレットパイプ２の内部に空気の流れ（主流）が発生すると、主流の一部がセンサボディ３のバイパス流路６に流入する。この時、バイパス流路６に配置されたセンシング部４では、バイパス流の流速が大きくなると、発熱抵抗体４Ａの放熱量が増大するため、感温抵抗体４Ｂで測定される空気温度との温度差を一定に保つために、発熱抵抗体４Ａに通電される電流値が大きくなる。逆に、バイパス流の流速が小さくなると、発熱抵抗体４Ａの放熱量が低減するため、発熱抵抗体４Ａに通電される電流値が小さくなる。この発熱抵抗体４Ａに通電される電流値に応じた電気信号（例えば電圧信号）が、回路モジュール５から外部のＥＣＵ（電子制御装置）へ出力され、そのＥＣＵにより吸気量が測定される。
【００２０】
（実施例１の効果）
本実施例の空気流量測定装置１は、発熱抵抗体４Ａが巻き付けられるボビン４ａの両端部及びそのボビン４ａに取り付けられるリード部４ｂの上流側にガード部８が設けられている。これにより、バイパス流路６に流入した空気の一部がガード部８に遮られるため、ボビン４ａの両端部及びリード部４ｂに当たる空気流速が大幅に低下する。従って、発熱抵抗体４Ａの全体放熱量に比べてボビン４ａの両端部からの放熱量の割合が小さくなるため、ボビン４ａの両端面を覆う保護膜の厚さのばらつきが大きく、ボビン端部からの放熱量のばらつきが大きい場合でも、発熱抵抗体４Ａの放熱量のばらつきを小さく抑えることができる。その結果、図４に示す様に、ガード部８を有していない従来技術と比較して、出力特性のばらつきを抑えることができるだけでなく、図５に示す様に、吸入空気流量に対する出力変動を小さくでき、流量検出精度が向上する。
【００２１】
また、ガード部８は、リード部４ｂが接続されるボビン４ａの両端部だけでなく、リード部４ｂ全体の上流側に設けられているため、吸入空気に含まれるカーボン等のダストや水分等がリード部４ｂに付着することを抑制できる。図６に示す製品モデルによるＣＡＥ解析の結果によると、ガード部８の下流側では、ガード部８の周囲と比較して空気流速が大きく低下し、空気に含まれるダストが流速の大きい空気流に乗って流れるため、ガード部８の下流側にダストが入り込むことが抑制される。その結果、ガード部８の下流側に配置されるリード部４ｂにダストが付着することが抑制される。
【００２２】
なお、発熱抵抗体４Ａが巻き付けられたボビン４ａにダストが付着した場合は、発熱抵抗体４Ａの発熱温度が高い（空気温度より２００度程度高い）ため、付着したダストが水分の蒸発と共にボビン４ａから脱落する、あるいはエンジン振動や車両振動によって脱落することが多い。これに対し、リード部４ｂは、ボビン４ａに取り付けられる一端側の温度が高く、支持ピン７に支持される他端側の温度が低くなる温度勾配を生じるため、リード部４ｂ全体の平均温度は、発熱抵抗体４Ａの発熱温度に比べて大きく低下する。
【００２３】
このため、リード部４ｂにダストが付着すると、リード部４ｂからの放熱量が大きく低下して、流量誤差を生じる要因となるが、本実施例の空気流量測定装置１によれば、ガード部８によってリード部４ｂに付着するダストの量を少なくできる、つまりリード部４ｂの汚れを少なくでき、リード部４ｂの経時劣化を抑制できるため、リード部４ｂからの放熱量が大きく低下することはない。その結果、ガード部８を有していない従来技術と比較すると、図７に示す様に、空気流量が増大するに従って流量誤差を大幅に低減できる。
【００２４】
（変形例）
実施例１では、ガード部８をセンサボディ３と一体に設ける例を記載したが、リード部４ｂを支持する支持ピン７の端部に取り付けることもできる。この場合、支持ピン７を介してリード部４ｂとガード部８との位置ずれを防止できるので、センシング部４に対してガード部８を精度良く配置できる。
また、実施例１では、空気流量測定装置１をエアクリーナのアウトレットパイプ２に取り付ける例を記載したが、アウトレットパイプ２に限定されるものではなく、例えば、スロットルボディに取り付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）バイパス流路の断面を示す空気流量測定装置の側面図、（ｂ）同空気流量測定装置の正面図である。
【図２】ガード部の配置を示す空気流量測定装置の要部拡大図である。
【図３】空気流量測定装置の取付け状態を示す断面図である。
【図４】本発明と従来技術との出力特性のばらつきを比較したグラフである。
【図５】本発明と従来技術との出力変動を比較したグラフである。
【図６】ダストを含む空気の流れを示すシミュレーション結果である。
【図７】本発明と従来技術との流量誤差を比較したグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１    空気流量測定装置
２    アウトレットパイプ（空気通路／吸気通路）
３    センサボディ
４    センシング部
４Ａ  発熱抵抗体（発熱部）
４ａ  ボビン
４ｂ  リード部
６    バイパス流路
７    支持ピン（支持部材）
８    ガード部
【図１】
2007155533.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007155533.tif 000006
【図５】
2007155533.tif 000007
【図６】
2007155533.tif 000008
【図７】
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