(57)【要約】【課題】熱式流量測定装置迂回通路を有し流量計測部手前に穴を有する副空気通路を備えた流量測定装置においては、流量急変時に出力値のマイナス側へ落ち込みが生じる事になる。この出力値のマイナス側への落ち込みを抑える事が出来る熱式流量測定装置を実現する。【解決手段】通路迂回後に位置している流量検出素子より下流側にスリット穴を開ける。そしてこのスリット穴は流量検出素子と出口部との間であればよく、壁面側と凹部分の間に開ければよい。これにより立ち上がり時の出力値のマイナス側への落ち込みを抑えることが可能となる。【選択図】図１
2007298481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と主通路とを結ぶ第１の通路と、
前記副通路近辺に、前記主通路の流速が増加した場合に、前記副通路の前記センサ付近の流れを促進するための促進手段とを備え、前記副通路を前記主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記促進手段は、前記出口の上流側に設けられた突起であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記促進手段は、前記センサよりも前記出口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶび、片端側が前記副通路内の前記センサ付近に開口する第２の通路であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項４】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶ第１の通路とを備え、
前記副通路を主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記出口が前記主通路に面した凹部内に開口したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記副通路を構成する副通路構成壁の一部は片側で前記センサ付近の前記副通路を絞る絞り構成し、他側で前記凹み部を構成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記センサに電気的に接続された回路基板と、
前記副通路を構成し、前記回路基板を収容するハウジングを備え、
前記ハウジングの一部を主通路を構成する主通路構成部材の孔から挿入することにより、前記副通路と前記回路基板とが前記主通路中に設置され、
前記出口は前記回路基板よりも前記ハウジングの先端側に設けられ、前記入口は前記出口よりも更に前記ハウジングの先端側に設けられ、
前記曲がり部は略Ｕ字型に形成され、
前記センサは前記曲がり部よりも出口側の直線通路に設けられ、
前記第１の通路は前記曲がり部よりも入口側に設けられたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項７】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶ第１の通路とを備え、
前記副通路を主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記主通路の流速が変化した場合に、前記副通路の前記センサ付近の流れの反対変化を低減させる低減手段を備えたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記低減手段は、前記主通路の流速が増加した場合に前記副通路の前記センサ付近の流れをほぼ一定または増加させることを特徴とする流量測定装置。
【請求項９】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶ第１の通路とを備え、
前記副通路を主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記主通路の流速が変化した場合に、前記流速が変化に対する前記副通路の前記センサ付近の流れの応答を良くする応答手段を備えたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記応答手段は、前記主通路の流速が増加した場合に前記副通路の前記センサ付近の流れを７μｓ以内に増加させることを特徴とする流量測定装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか記載の流量測定装置と、
前記流量測定装置からの信号に基づいて、エンジンに供給する燃料量を制御するエンジンコントロールと、
を備えたエンジンコントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の流量を検出する流量測定装置に係り、特には、気体の一部を流量検出部が設けられた副通路内導入し気体の流量を計測する流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱抵抗体式空気流量測定装置は車輌の吸気ダクトに装着され、吸入空気流量を計測する役割を持っている。車輌の吸気ダクトは通常アクセルに連動して吸入空気が流れるが、雨天時等においては、空気と一緒に水滴も吸入されてしまう。水滴が流量検出素子である発熱抵抗体に衝突すると、発熱抵抗体の放熱量が過大となり計測誤差を生じる。これは空気への放熱量と比較して水の放熱量が大きいために生じる。この問題を解決するために特許文献１では発熱抵抗体の上流側に迂回部を設け遠心力により水滴と空気を分離させる通路を設けている。更に、通路部に迂回部を設けると通路内に水が溜まりやすくなるためその水を排出させるために迂回部に水抜き穴を設けている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３７１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車輌で急加速を行うと流量急変時において、従来技術のような迂回通路を持つ副空気通路で迂回部手前の通路途中にある水抜き穴付近では通路内部の圧力が高くなり、ボディ内主通路の圧力が低くなってしまうため、空気が副空気通路内の水抜き穴から吸気管へ流出してしまい検出素子への流れが減少してしまう。特に流量急変時の非定常な流れにおいては、発熱抵抗式流量測定装置の検出精度の悪化が大きい。
【０００５】
副空気通路周辺の空気の流れは定常時と流量急変時（非定常）とで大きく異なる。図９に示す図は流量急変時前後の副空気通路周辺の空気の流れをＣＡＥにより解析した結果である。上中段のグラフは主空気通路の流速(量)を急増させたときの、主空気通路と副空気通路内の流量を示す。下段の図は流速ベクトルを矢印で示している。定常時（−５０ｍｓ〜０ｍｓ）には副空気通路出口部は空気のはくりが生じており圧力が低くなっているため出口から流出しやすく、発熱抵抗体部にも流量（流速）が十分に流れる構造となっている。これに対して、流量が急変している最中（０μｓ〜５０μｓ）の周辺の空気の流れでは出口部の空気の剥離が薄くなっており、副空気通路部の流れをふさいでしまうような流れとなってしまう。このため出口から空気が流出しにくくなってしまい、その結果として迂回部の設けた水抜き穴からの空気流出が増加してしまう。また図１０に水抜き穴を塞いだ形状でＣＡＥにより同様の解析を行った結果であり、定常時と過渡時の空気の流れを示すがどちらの場合においても計測部付近の流速は遅くなっていないため水抜き穴が主要因である事が確認された。我々は、このような非定常時（過渡時）における水抜き穴による検出精度の悪化という新たな課題を見出した。
【０００６】
本発明の目的は、水抜き穴を有する流量測定装置において、非定常時（過渡時）における検出精度の悪化を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項に記載の発明により達成される。
【０００８】
例えば上記目的は、流量測定装置において、副通路のセンサ付近の流れを促進するための促進手段を備えたことにより達成される。
【０００９】
また、上記目的は、流量測定装置において、センサよりも出口側の副通路と主通路とを結ぶ通路を備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水抜き穴を有する流量測定装置において、非定常時（過渡時）における検出精度の悪化を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面にて説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１，図２に示した、発熱抵抗体式空気流量測定装置は本発明を実施するための最良の形態である。また図３は断面Ｂ−Ｂを上流側から見た図である。本発熱抵抗体式空気流量測定装置は内部に主空気通路２を形成する流量計測ボディ１と、主空気通路２に流量測定部を有し、主空気通路２を流れる空気流量を計測する計測部とを含んで構成される。
【００１３】
図１，図２，図３において、計測部には流量測定用の発熱抵抗体３及び、温度検出用の感温抵抗体４を有しており発熱抵抗体３及び感温抵抗体４を支持するための複数個の支持ターミナル５と、電子回路として回路基板６がある。また回路基板６を収容するために両側が空洞となっているハウジング７には上記した複数個のターミナル５が支持され、片側が開放している、コの字形状の副空気通路８を形成してこの副空気通路８に発熱抵抗体３及び感温抵抗体４を内設する副通路部材と回路基板を搭載し、ハウジング７の空洞の一方側の開放面と片側解放形状の副空気通路８の片側開放面とを一緒に被覆する金属製のアルミベース９がある。またハウジング７の空洞となっている他方側の開放面を被覆する被覆体としてカーバー１０を形成する。そしてハウジング７は、プラスチック材から一体成形品であって、回路基板６を内包し保護するための前述の空洞を形成する枠体部と流量測定用の発熱抵抗体３及び感温抵抗体４を支持している複数個の支持ターミナル５を固持する固定部とから構成される。尚、感温抵抗体４は、流量測定用の発熱抵抗体３の加熱温度と吸気温度との温度差を一定に制御するために設けられた吸気温度検出用の抵抗体である。また、各抵抗体は支持ターミナル５に溶接によって固定される。
【００１４】
またハウジング７に隣接し並設されている副通路部材は入り口開口部１０と第一の流路１１と曲がり部１２と第二の流路１３と出口開口部１４とから形成される副空気通路８の内部に有する。また、入り口開口部１０と曲がり部１２の間には副空気通路内への水溜り防止用の水抜き穴１５が配置されている。そして、出口開口部１４と曲がり部１３の間には段差形状の凹１７が設けられている。本副空気の特徴としては感温抵抗体４と、流量測定用の発熱抵抗体３が曲がり部１２と出口開口部１４の間に構成されているため外部からは流量計測素子が隠された構造となっている。また出口開口部１４は副空気通路８とアルミベース９の両側に対称となるように開けられている。
【００１５】
図４は副空気通路８の曲がり部１２から出口開口部１４付近までの部分の断面Ａ−Ａを上側から見た図の一例である。流量測定用の発熱抵抗体３付近は通路幅が細く絞られている。また、流量測定用の発熱抵抗体３と通路出口開口部１４の間には段差形状の凹１７と穴１６とが設けられた構造となっている。図４の断面図より、段差形状の凹１７はその絞り部１８と通路壁面部１９の間となる部分の副空気通路構成部２０の両側に開けられた構造となっている。また流量測定用の発熱抵抗体３より下流側に配置した段差形状の凹１７は、通路出口開口部１４と流量測定用の発熱抵抗体３の間に位置している。例え副空気通路出口開口部１４の空気の剥離が薄くなっても絞り下流部が凹部となっているため段差形状の凹１７の圧力が低くなるので、通路である穴１６から空気が流出しやすくなる。これにより流量急変時においても通路内部から主空気通路２への排出を行う事が出来る。
【００１６】
上記実施例に対して、他構造で精度改善を図った構成を断面図５に示す。図４と同様に流量測定用の発熱抵抗体３と通路出口開口部１４の間に段差形状の凹１７と穴１６とが開けられている。出口開口部１４と段差形状の凹１７の間の断面形状は出口開口部１４と段差形状の凹１７両方においてひさし効果が得られるような構造となっている。これによりひさしによる空気の排出効果を高めることが可能となる。尚、図５では断面形状が台形
２１となっているが出口開口部１４と段差形状の凹１７いずれもひさし形状となる断面形状であれば同じ効果を得る事が可能である。これにより定常時は通路出口開口部１４から流量急変時おいては、通路出口開口部１４と穴１６の両方から流出が可能となる。
【００１７】
上記実施例に対して、他構造で精度改善を図った構成を断面図６に示す。図６は図４と同位置で断面した図の一例であり、流量測定用の発熱抵抗体３付近において通路幅が絞られた形状が出口まで延長された形状を特徴としている。これにより出口開口部１４までの通路幅が最後まで絞られているため、出口開口部１４がひさしの役割を果たす事が可能となる。これにより、副空気通路出口開口部１４の空気の剥離が無くなり外部の圧力が低くなっているため、出口開口部１４から空気が流出しやすくなる。これにより流量急変時においても主空気通路２の流れに妨げられる事なく通路内部から主空気通路２への排出を行う事が出来る。
【００１８】
上記実施例に対して、他構造で精度改善を図った構成を断面図７に示す。図７は図４と同位置で断面した図の一例であり、図４に対して絞り部１８の長さは図１の形状と変わらないが、出口の位置が副空気通路の上流側にある絞り部１８まで近づいた形状となっている。この形状においても、出口開口部１４がひさしの役割を果たす事が可能となるため、図４の形状と同等の効果を持つ事が可能となる。また出口開口部１４が上流側に近づく事で副空気通路の通路長も短くなるため過渡の流れの伝達を早める事も可能にする事が出来る。
【００１９】
上記実施例に対して、他構造で精度改善を図った構成を断面図８に示す。図８は図３と同じ位置で断面した図であり、流量測定用の発熱抵抗体３付近は通路幅が細く絞られた絞り部１８となっている。そして出口開口部１４においては、主通路から見て出口開口部
１４の上流端の部分が下流端の部分に隠れてしまうようなひさし効果を持つ突起物２２が取り付けられている。これにより、副空気通路出口開口部１４の空気の剥離が無くなり外部の圧力が低くなるため、出口開口部１４から空気が流出しやすくなる。よって流量急変時においても主空気通路２の流れに妨げられる事なく通路内部から主空気通路２への排出を行う事が出来る。
【００２０】
本実施例のＣＡＥ実験結果を図１１に示す。またこの穴は主空気通路の流れの上流側から見た際に、隠れてしまうような段差形状となっている。この段差形状の穴を設ける事で、例え副空気通路出口部の空気の剥離が薄くなっても絞り下流部が凹部となっているため段差形状の穴外部の圧力が低くなっており、段差形状の穴から空気が流出しやすくなる。これにより流量急変時においても発熱抵抗体部を流れる流量（流速）を確保する事ができるので発熱抵抗式流量測定装置の出力値が過渡時においてマイナス側へ落ち込んでしまう事をなくす事が出来る。
【００２１】
本実施例によれば、流量急変時においても、発熱抵抗体式空気流量測定装置の出力値がマイナス側へ落ち込んでしまう事がない立ち上がりを実現する事が可能となる。
【００２２】
最後に、図１２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。エアクリーナ５４から吸入された吸入空気６７は、発熱抵抗式空気流量測定装置のボディ５３，吸入ダクト５５，スロットルボディ５８及び燃料が供給されるインジェクタ
６０を備えたインテークマニホールド５９を経て、エンジンシリンダ６２に吸入される。一方、エンジンシリンダで発生したガス６３は排気マニホールド６４を経て排出される。
【００２３】
発熱抵抗式空気流量測定装置の回路モジュール５２から出力される空気流量信号，温度センサからの吸入空気温度信号，スロットル角度センサ５７から出力されるスロットルバルブ角度信号，排気マニホールド６４に設けられた酸素濃度計６５から出力される酸素濃度信号及び、エンジン回転速度計６１から出力されるエンジン回転速度信号等、これらを入力するコントロールユニット６６はこれらの信号を逐次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、その値を使って前記インジェクタ６０及びアイドルコントロールバルブ６６を制御する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、気体の流量測定全般に利用可能である。特には、エンジンなどに吸入される空気量の測定にも利用可能である。また、水素などの流量測定にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例である流量測定装置の流れ方向に対して縦断面図。
【図２】本発明の実施例である流量測定装置の流れ方向に対して縦断面図。
【図３】本発明の実施例である流量測定装置の流れ方向に対して横断面図。
【図４】本発明の他の実施例である流量測定装置のＡ−Ａ横断面図。
【図５】本発明の他の実施例である流量測定装置のＡ−Ａ横断面図。
【図６】本発明の他の実施例である流量測定装置のＡ−Ａ横断面図。
【図７】本発明の他の実施例である流量測定装置のＡ−Ａ横断面図。
【図８】本発明の他の実施例である流量測定装置のＡ−Ａ横断面図。
【図９】流量急変時における流れ解析結果を示す図。
【図１０】流量急変時における流れ解析結果を示す図。
【図１１】流量急変時における流れ解析結果を示す図。
【図１２】内燃機関図。
【符号の説明】
【００２６】
１…ボディ、２…主空気通路、４…感温抵抗体、６…回路基板、７…ハウジング、８…副空気通路、１５…水抜き穴、１６…穴。
【図１】
2007298481.tif 000003
【図２】
2007298481.tif 000004
【図３】
2007298481.tif 000005
【図４】
2007298481.tif 000006
【図５】
2007298481.tif 000007
【図６】
2007298481.tif 000008
【図７】
2007298481.tif 000009
【図８】
2007298481.tif 000010
【図９】
2007298481.tif 000011
【図１０】
2007298481.tif 000012
【図１１】
2007298481.tif 000013
【図１２】
2007298481.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月25日(2007.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲がり部を有する副通路を構成する副通路構成部材と、
前記副通路内に設けられ通電により発熱する抵抗体と、
前記副通路の曲がり部またはその上流側に、前記副通路と前記主通路を連通する連通孔とを備え、
前記抵抗体が前記副通路の曲がり部よりも下流側に設けられ、
前記副通路の入口が主通路内に位置するように設置される発熱抵抗式流量測定装置であって、
前記副通路の出口と前記抵抗体との間に、前記副通路と前記主通路とを連通する第二の連通孔を設け、
前記第二の連通孔は、前記副通路構成部材の前記主通路の流れ方向に沿った主通路側の面に設けられたくぼみ内に開口することを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記くぼみの底面は、前記主通路の流れ方向に沿った主通路側の面とほぼ平行に形成されたことを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記副通路の絞り部に、前記くぼみを形成したことを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記抵抗体が前記絞り部に設置され、
前記第二の連通孔は、片端で前記抵抗体よりも前記副通路の下流側で開口し、他端で前記くぼみ内に開口したことを特徴とする発熱抵抗式流量測定装置。
【請求項５】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と主通路とを結ぶ第１の通路と、
前記副通路近辺に、前記主通路の流速が増加した場合に、前記副通路の前記センサ付近の流れを促進するための促進手段とを備え、前記副通路を前記主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記促進手段は、前記出口よりも前記主通路の上流側に設けられた突起であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記促進手段は、前記センサよりも前記出口の側の前記副通路内と前記主通路とを結び、片端側が前記副通路内の前記センサ付近に開口する第２の通路であることを特徴とする流量測定装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記第２の通路の他端側が、前記主通路に面した凹部内に開口したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記副通路を構成する副通路構成壁の一部は片側で前記センサ付近の前記副通路を絞る絞り構成し、他側で前記凹み部を構成したことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、
前記センサに電気的に接続された回路基板と、
前記副通路を構成し、前記回路基板を収容するハウジングを備え、
前記ハウジングの一部を主通路を構成する主通路構成部材の孔から挿入することにより、前記副通路と前記回路基板とが前記主通路中に設置され、
前記出口は前記回路基板よりも前記ハウジングの先端側に設けられ、前記入口は前記出口よりも更に前記ハウジングの先端側に設けられ、
前記曲がり部は略Ｕ字型に形成され、
前記センサは前記曲がり部よりも出口側の直線通路に設けられ、
前記第１の通路は前記曲がり部よりも入口側に設けられたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１１】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶ第１の通路とを備え、
前記副通路を主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記主通路の流速が変化した場合に、前記副通路の前記センサ付近の流れの反対変化を低減させる低減手段を備えたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記低減手段は、前記主通路の流速が増加した場合に前記副通路の前記センサ付近の流れをほぼ一定または増加させることを特徴とする流量測定装置。
【請求項１３】
入口と出口との間に曲がり部を有する副通路と、
前記副通路中に設けられたセンサと、
前記センサよりも前記入口の側の前記副通路内と前記主通路とを結ぶ第１の通路とを備え、
前記副通路を主通路中に設置して気体の流量を測定する流量測定装置であって、
前記主通路の流速が変化した場合に、前記流速が変化に対する前記副通路の前記センサ付近の流れの応答を良くする応答手段を備えたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記応答手段は、前記主通路の流速が増加した場合に前記副通路の前記センサ付近の流れを７ｍｓ以内に増加させることを特徴とする流量測定装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか記載の流量測定装置と、
前記流量測定装置からの信号に基づいて、エンジンに供給する燃料量を制御するエンジンコントロールと、
を備えたエンジンコントロールシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
副空気通路周辺の空気の流れは定常時と流量急変時（非定常）とで大きく異なる。図９
に示す図は流量急変時前後の副空気通路周辺の空気の流れをＣＡＥにより解析した結果で
ある。上中段のグラフは主空気通路の流速(量)を急増させたときの、主空気通路と副空気
通路内の流量を示す。下段の図は流速ベクトルを矢印で示している。定常時（−５０ｍｓ
〜０ｍｓ）には副空気通路出口部は空気のはくりが生じており圧力が低くなっているため
出口から流出しやすく、発熱抵抗体部にも流量（流速）が十分に流れる構造となっている
。これに対して、流量が急変している最中（０ｍｓ〜５０ｍｓ）の周辺の空気の流れでは
出口部の空気の剥離が薄くなっており、副空気通路部の流れをふさいでしまうような流れ
となってしまう。このため出口から空気が流出しにくくなってしまい、その結果として迂
回部の設けた水抜き穴からの空気流出が増加してしまう。また図１０に水抜き穴を塞いだ
形状でＣＡＥにより同様の解析を行った結果であり、定常時と過渡時の空気の流れを示す
がどちらの場合においても計測部付近の流速は遅くなっていないため水抜き穴が主要因で
ある事が確認された。我々は、このような非定常時（過渡時）における水抜き穴による検
出精度の悪化という新たな課題を見出した。