(57)【要約】 【課題】エンジン脈動時における高流量領域でも高精度の出力特性を呈する空気流量測定装置を提供する。【解決手段】バイパス流路７を設けてエンジン脈動時における流量センサ４の応答遅れを改善するものであって、バイパス流路７のサブバイパス流路９は、流量センサ４の配設位置より下流側のみに、障壁手段をなす突起壁１１、１２を設けることにより、特に高流量領域において突起壁１１、１２に空気が衝突してその慣性力が弱まるため、出力特性がリッチ側へ過補正されるのを防ぐことができる。また、突起壁１１、１２は流量センサ４の下流側に位置しているため、突起壁１１、１２による空気流の乱れが流量センサ４に影響することがなく、流量センサ４の検出精度を損なうことがない。【選択図】  図１
2012189484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路と、
前記バイパス流路に配設され、前記バイパス流路を流れる空気の流量を測定する流量センサとを有する空気流量測定装置であって、
前記バイパス流路は、前記流量センサの配設位置より下流に位置する流路内のみに、この流路内を流れる空気を衝突させ、前記流量センサの上流側と下流側とで流路抵抗を変化させる障壁手段を具備している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、
前記バイパス流路は、主バイパス流路と、この主バイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とから構成されており、
前記流量センサは、前記サブバイパス流路に配設され、前記サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定す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または請求項２に記載した空気流量測定装置において、
前記障壁手段は、前記流量センサを通過する空気の流量に応じて流路抵抗が変化し、流量が増大するに従って流路抵抗が増大することを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載した空気流量測定装置において、
前記障壁手段は、前記バイパス流路の内壁面から前記バイパス流路の流通断面の一部を減じるように突出する突起壁で構成さ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４に記載した空気流量測定装置において、
前記突起壁は、前記バイパス流路を流れる空気の慣性力が大きくなる位置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４に記載した空気流量測定装置において、
前記障壁手段は、前記突起壁が複数の突起からなる突起群として構成されており、
前記突起群は、前記バイパス流路に沿って各突起が互いに対向しないようにジグザグ状に配置されていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかに記載した空気流量測定装置において、
前記障壁手段は、前記バイパス流路の内壁面から前記バイパス流路の流通断面を全周にわたって減じるように突出する環状の絞りで構成されていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれかに記載した空気流量測定装置において、
前記障壁手段は、前記バイパス流路の内壁面自体を前記バイパス流路に沿ってジグザグ状に形成することにより構成されていることを特徴とする空気流量測定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載した空気流量測定装置において、
前記バイパス流路を形成するボディ部材が樹脂にて成形されており、前記障壁手段は前記ボディ部材に一体形成されてい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、例えば自動車のごとき車両に搭載され、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ。）に吸入される空気（吸気）量を計測するために、吸気ダクトの内部を流れる空気の流量を測定する空気流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
(従来の技術）
従来から、この種の空気流量測定装置としては、種々の構成や方式のものが実用に供されてきたが、エンジンの高性能化に伴う流量測定の高精度化要求により、特にエンジン脈動時における流量センサの応答遅れを改善する努力が払われた結果、空気の流れを迂回させるバイパス流路を設け、このバイパス流路に流量センサを配置する所謂バイパス方式が今や一般的になっている。この方式は、図４の脈動時特性（誤差）に示すように、バイパス流路がない状態（バイパス無し）のときには、エンジン脈動時に流量センサの応答遅れにより点線のごとくリーン誤差が発生してしまう。このため、リーン誤差を定常時基準（細い実線）まで戻す（リッチ側へ補正する）手法として、バイパス流路を流れる空気の慣性を利用するものである。
【０００３】
そして、このようなバイパス方式も進化を遂げ、バイパス流路としては、主流路とサブ流路とを組合わせたものを採用するのが通例となっている。その代表的な空気流量測定装置について、図５および図６を参照して概説する。
図５は、特許文献１として知られている空気流量測定装置を示すものである。
この空気流量測定装置は、エンジンへの空気通路をなす吸気ダクト１００に配設されるセンサボディ１１０を有しており、このセンサボディ１１０には、吸気ダクト１００を流れる空気Ａの一部を取り込むバイパス流路１２０が形成されている。このバイパス流路１２０は、直線状の主バイパス流路１２０ａと、この主バイパス流路１２０ａを流れる空気Ｂの一部を取り込んで更に迂回させる空気の流れＣを形成するサブバイパス流路１２０ｂとから構成されている。そして、サブバイパス流路１２０ｂは、主バイパス流路１２０ａの流路長さより長い流路長さを有する略逆Ｕ字状をなしており、このサブバイパス流路１２０ｂの中央付近に吸気量を測定する流量センサ１３０が配置されている。
【０００４】
図６は、特許文献２として知られている空気流量測定装置であって、特に、センサボディ１１０に設けられるバイパス流路１２０の他の形態を示すものである。
図６（ａ）の空気流量測定装置は、バイパス流路１２０全体が螺旋状流路として構成されており、第１開口Ｄを出口とする主バイパス流路１２０ａと、第２開口Ｅを出口とするサブバイパス流路１２０ｂとを有しており、このサブバイパス流路１２０ｂに流量センサ１３０が配置されている。
図６（ｂ）の空気流量測定装置は、第１開口Ｄを出口とする直線状の主バイパス流路１２０ａと、第２開口Ｅを出口とする略Ｊ字状のサブバイパス流路１２０ｂとを有しており、このサブバイパス流路１２０ｂに流量センサ１３０が配置されている。
【０００５】
（従来技術の問題点）
このような空気流量測定装置は、吸気ダクト１００を流れるメインの空気流れＡに対し、エンジンの脈動に影響されにくいバイパス空気流（空気流れＢ、Ｃ）を形成することができ、流量センサ１３０の応答遅れを改善することができるものの、図４の太い実線（バイパス有り）で示すごとく、流量が増大するに従って特性がリッチ側へ振れていく所謂リッチ誤差が生じるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０９６２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、かかる問題を究明すべく、種々の実験・研究を重ねたところ、流量が多い高流量の領域においてバイパス空気流の慣性効果が大きくなりすぎるのは、過補正現象が生じてしまうためであることが判明した。
【０００８】
本発明は、上記の究明結果に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、流量が多い高流量の領域にバイパス空気流の慣性効果を鈍化させる障壁手段を備え、低流量から高流量までの広範な流量領域で高精度の出力特性を呈する空気流量測定装置を提供することにある。
また、障壁手段により流量センサの検出精度を損なうことのない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】
【０００９】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用する空気流量測定装置によれば、ダクトの内部を流れる空気の一部を取り込むバイパス流路に、流量センサを配設するものであって、バイパス流路には、流量センサの配設位置より下流に位置する流路内のみに、この流路内を流れる空気を衝突させ、流量センサの上流側と下流側とで流路抵抗を変化させる障壁手段を具備していることを特徴としている。
【００１０】
これにより、高流量になるに従い、バイパス流路を流れる空気が障壁手段に衝突してその慣性力が弱まり（鈍化し）、高流量域でのリッチ誤差と相殺することができるため、流量センサは低流量から高流量までの広範な流量領域で高精度の出力特性を得ることができる。
また、障壁手段を流量センサの下流側のみに配設しているため、障壁手段によって発生する空気流の乱れが流量センサに直接影響することがなく、流量センサの検出精度を損なうこともない。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用する空気流量測定装置によれば、バイパス流路は、主バイパス流路と、この主バイパス流路を流れる空気の一部を取り込むサブバイパス流路とから構成されており、流量センサは、サブバイパス流路に配設され、サブバイパス流路を流れる空気の流量を測定することを特徴としている。
このような構成により、流量センサを配設するバイパス流路をより長くし、安定した計測空気流を確保することができるため、流量センサの出力特性精度をより向上することができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用する空気流量測定置によれば、障壁手段は、流量センサを通過する空気の流量に応じて流路抵抗が変化し、流量が増大するに従って流路抵抗が増大することを特徴としている。
このような構成により、高流量の領域での空気流の慣性効果を効率的に鈍化させることができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用する空気流量測定装置によれば、障壁手段は、バイパス流路の内壁面からバイパス流路の流通断面の一部を減じるように突出する突起壁で構成されていることを特徴としている。
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用する空気流量測定装置によれば、突起壁は、バイパス流路を流れる空気の慣性力が大きくなる位置に設けられていることを特徴としている。
かかる請求項４、５の手段の構成によれば、簡単な構成で、請求項１の手段が奏する効果を得ることができる。
【００１４】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用する空気流量測定装置によれば、障壁手段は、突起壁が複数の突起からなる突起群として構成されており、突起群は、バイパス流路に沿って各突起が互いに対向しないようにジグザグ状に配置されていることを特徴としている。
かかる構成に従えば、流量センサ下流のバイパス流路を実質的にジグザグ状にして、効率的に流路抵抗を増大できるため、より一層の精度向上を図ることができる。
【００１５】
〔請求項７の手段〕
請求項７の手段を採用する空気流量測定装置によれば、障壁手段は、バイパス流路の内壁面からバイパス流路の流通断面を全周にわたって減じるように突出する環状の絞りで構成されていることを特徴としている。
かかる構成によっても、請求項１の手段と同様な効果を得ることができる。
【００１６】
〔請求項８の手段〕
請求項８の手段を採用する空気流量測定装置によれば、障壁手段は、バイパス流路の内壁面自体をバイパス流路に沿ってジグザグ状に形成することにより構成されていることを特徴としている。
かかる構成によっても、請求項６の手段と同様な効果を得ることができる。
【００１７】
〔請求項９の手段〕
請求項９の手段を採用する空気流量測定装置によれば、バイパス流路を形成するボディ部材が樹脂にて成形されており、このボディ部材に障壁手段が一体形成されていることを特徴としている。
これにより、障壁手段を設けるために特別な工数を要しなく、安価な空気流量測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１の空気流量測定装置を模式的に示すもので、（ａ）縦断面図、（ｂ）Ｘ部の拡大断面図である。
【図２】空気流量測定装置単体の外観を示すもので、（ａ）上流側から見た正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）下流側から見た背面図である（実施例１）。
【図３】空気流量測定装置の特性説明に供するグラフである。
【図４】空気流量測定装置の課題説明に供するグラフである。
【図５】従来技術に係る空気流量測定装置の断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）従来技術に係る空気流量測定装置の他の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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】
【００２０】
［実施例１］
〔実施例１の構成〕
本実施例を図１および図２に基づいて説明する。図１は空気流量測定装置の全体構成の説明に供する断面図であり、図２は図１に示す空気流量測定装置の外観説明に供する単体図である。
【００２１】
本実施例の空気流量測定装置１は、例えば、エンジンの吸入空気（吸気）量を計測するものであり、図１（ａ）に示すように、図示しないエアクリーナと接続されてエンジンへの空気通路を形成する吸気ダクト２に、例えばプラグイン方式によって、着脱可能に取付けられている。
【００２２】
この空気流量測定装置１は、センサボディ３、流量センサ４および回路モジュール５等を主要構成部品とし、全体として一体的に取扱うことができるようにモジュール化されている。そして、センサボディ３が、吸気ダクト２に設けられた取付孔２ａより、吸気ダクト２の内部にメイン流路６を横切るように挿入されている。
このセンサボディ３は、メイン流路６を迂回するバイパス流路７を形成するためのもので、弾頭形状を有する筒型ボディ３ａと、この筒型ボディ３ａと一体に設けられる直方体形状の箱型ボディ３ｂとで構成される。
筒型ボディ３ａには、吸気ダクト２のメイン流路６を図示左側から右側に向って流れる空気Ａの一部を取り込み空気流れＢを形成する主バイパス流路８が形成され、箱型ボディ３ｂには、主バイパス流路８を流れる空気Ｂの一部を取り込み空気流れＣを形成するサブバイパス流路９が形成されている。以下、空気流れＡ、Ｂ、Ｃを、それぞれメイン流れＡ、バイパス流れＢ、Ｃと呼ぶ。
【００２３】
主バイパス流路８は、筒状ボディ３ａの先端（図１左端）の中央部に開口する入口８ａと、筒状ボディ３ａの後端（図１右端）の中央部に開口する出口８ｂとを有し、入口８ａから出口８ｂまで直線状に形成されている。よって、この主バイパス流路８を流れるバイパス流れＢは、メイン流れＡに対して並列な迂回流の関係にある。
また、主バイパス流路８の出口８ｂ側には、主バイパス流路８の流路断面積を出口８ｂに向かって次第に減少するテーパ形状の絞り部１０が設けられている。
【００２４】
サブバイパス流路９は、主バイパス流路８の絞り部１０より上流側で主バイパス流路８から分岐する入口９ａと、主バイパス流路８の出口８ｂの周囲に環状に形成される出口９ｂとを有し、入口９ａと出口９ｂとの間に空気の流れ方向が１８０度変化（Ｕターン）するＵターン部９ｃが設けられている。このサブバイパス流路９は、主バイパス流路８の流路長さより長い流路長さを有している。
【００２５】
流量センサ４は、回路モジュール５と協同して、サブバイパス流路９を流れるバイパス流れＣの空気流量を計測し電気的な信号（例えば電圧信号）として出力するもので、種々な構成のものが実用に供されている。この流量センサ４は、例えば、半導体基板の表面に薄膜抵抗体で形成された発熱素子および感温素子からなるチップセンサ構造の流量測定素子を有していて、これらの素子が回路モジュール５に接続される構成となっている。
【００２６】
この流量センサ４は、サブバイパス流路９の入口９ａより下流側の所定の位置に配置されている。本実施例の流量センサ４は、サブバイパス流路９のＵターン部９ｃの略中央に配置されているが、Ｕターン部９ｃより上流側で入口９ａより下流側の直管部分９ｄに配置されてもよい。
【００２７】
回路モジュール５は、センサボディ３に一体的に設けられ、吸気ダクト２の取付孔２ａより外側に配置されている。この回路モジュール５は、図示しない周知のＥＣＵ（電子制御装置）と接続されて、このＥＣＵによりエンジンの吸気量の計測処理がなされる。
【００２８】
〔実施例１の特徴技術〕
しかして、サブバイパス流路９には、流量センサ４の配置位置より下流側においてのみ一対の突起壁１１、１２が設けられている。この一対の突起壁１１、１２は、バイパス流れＣを衝突させることにより流量センサ４の上流側と下流側とで流路抵抗を変化させる障壁手段をなすもので、図１（ｂ）にも示すような具体的構成となっている。
即ち、突起壁１１、１２は、それぞれ複数（本実施例では２個）の突起１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂからなる突起群として構成されている。各突起１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂは、サブバイパス流路９において、内壁面から流路の流通断面を部分的に減ずるように突出しており、かつバイパス流れＣに沿って等間隔で直列に設けられている。また、一方の突起壁１１の突起１１ａ、１１ｂと他方の突起壁１２の突起１２ａ、１２ｂとは、互いに対向しないようにジグザグ状に配置されていて、流れに沿って流路がうねるジグザグ流路９ｅを形成している。
なお、センサボディ３は、樹脂よりなる射出成形品で形成されており、例えば、図２（ａ）の型割り線（Ｙ−Ｙ）に沿った一対の半割り品を接着して作製されるものであって、突起壁１１、１２はセンサボディ３の成形時に一体形成される。
【００２９】
〔実施例１の作用および効果〕
エンジンの始動により、吸気ダクト２の内部に空気のメイン流れＡが発生すると、このメイン流れＡの一部がセンサボディ３のバイパス流路７に取り込まれる。このバイパス流路７に取り込まれた空気は、主バイパス流路８を流れるバイパス流れＢとなり、さらに、このバイパス流れＢの一部がサブバイパス流路９に取り込まれる。かくして、サブバイパス流路９に安定した空気の流れ、つまりバイパス流れＣを形成することができ、サブバイパス流路９に配置された流量センサ４により流量が検出される。
【００３０】
ここで、例えばエンジンの高速運転時のごとく、吸気量が増大すると、メイン流れＡおよびバイパス流れＢ、Ｃの各流れにおける空気量が高流量になり、サブバイパス流路９におけるバイパス流れＣの慣性力も急速に高まるため、流量センサ４は、突起壁１１、１２が設けられていない従前の流路構造では図３の一点鎖線（従来＝バイパス有り）に示すごとく、流量の増大に伴ってリッチ側への振れが大きくなる出力特性を呈する。
【００３１】
本実施例によれば、サブバイパス流路９には、流量センサ４の下流側において突起壁１１、１２が設けられているため、バイパス流れＣが突起壁１１、１２に衝突し、慣性力が弱まる（鈍化する）ことになる。
ここで注目すべきは、バイパス流れＣの空気量が比較的少量（低流量）のとき、空気はサブバイパス流路９の中央部を図１（ｂ）の矢印のごとく円滑に流れ、突起壁１１、１２がさほど障害（流路抵抗）にならないのに対し、高流量になるに従って慣性力により空気がサブバイパス流路９の内壁外側（突起壁１１側）へ寄せられるので、突起壁１１、１２が高流量ほど大きな流路抵抗を示すことになる。これにより、流量センサ４は、図３の太い実線（本発明）にて示すごとき出力特性を呈し、高流量の領域においても、定常時基準（細い実線）に沿ったリッチ誤差の小さい特性を得ることができる。かくして、低流量から高流量にいたる広範な流量領域において高精度の出力特性を得ることができる。
【００３２】
なお、突起壁１１、１２を流量センサ４の配設位置より下流に設けているため、突起壁１１、１２に衝突することによって発生する流れの乱れが、流量センサ４に直接当たることがなく、流量センサ４の検出精度を損なうことがない。
【００３３】
また、特に、サブバイパス流路９の一対の突起壁１１、１２は、相互の突起１１ａ、１１ｂと突起１２ａ、１２ｂとが対向しないようにずれているので、図１（ｂ）に示すごとく、サブバイパス流路９の流路断面積を極端に絞ることがなく、低流量時には流路抵抗が小さく、高流量のときにはサブバイパス流路９を流れる空気がジグザグ流路９ｅに沿って点線矢印Ｃ’のごとくジグザグ状に折り返しながら流れるため、流路抵抗が大きくなる。かくして、低流量から高流量までの広範な流量領域において、流量センサ４の出力特性の精度をより一層向上することができる。
【００３４】
［変形例］
以上、実施例１について詳述したが、障壁手段としての突起壁１１、１２の配置や形状・大きさ・個数は、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々変更することができるものである。
例えば、実施例１では、一対の突起壁１１、１２を設けたが、空気流の慣性力が大きくなる位置、つまりバイパス流れＣに沿って外側の流路内壁のみに突起壁１１を設けても良い。    
また、サブバイパス流路９の流量センサ４の下流に設ける障壁手段は、この流路内を流れる空気を衝突させ、流量センサ４の配設位置の上流側と下流側とで流路抵抗を変化させる手段であれば良く、突起壁１１、１２の代わりに、サブバイパス流路９の内壁面からサブバイパス流路９の流通断面を全周にわたって減じるように突出する環状の絞りで構成しても良く、その他に、サブバイパス流路９の内壁面を直接流路に沿ってジグザグ状に形成することによりサブバイパス流路９自体をジグザグ流路９ｅとして構成しても良い。
【００３５】
また、バイパス流路７が主バイパス流路８とサブバイパス流路９との組合わせで構成される空気流量測定装置への適用例としては、上記実施例１のタイプ以外に、図６（ａ）、（ｂ）に示すバイパス流路１２０を有する空気流量測定装置にも適用することができ、この場合には、突起壁等の障壁手段を、サブバイパス流路１２０ｂにおいて流量センサ１３０の下流側のみに設ければ良く、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
なお、上述の例では、バイパス流路として、主バイパス流路とサブバイパス流路とを備える空気流量測定装置への適用例について詳述したが、主バイパス流路のみに相当する一本のバイパス流路を有し、このバイパス流路に流量センサを配設する空気流量測定装置にも、流量センサの配設位置の下流に障壁手段を設けることにより同様に適用できることは勿論である。また、流量センサについても、実用されている種々の構成のものを適用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１    空気流量測定装置
２    吸気ダクト（ダクト）
３    センサボディ（ボディ部材）
４    流量センサ
６    メイン流路
７    バイパス流路
８    主バイパス流路
９    サブバイパス流路
１１    突起壁（障壁手段）
１１ａ、１１ｂ    突起
１２    突起壁（障壁手段）
１２ａ、１２ｂ    突起
【図１】
2012189484.tif 000003
【図２】
2012189484.tif 000004
【図３】
2012189484.tif 000005
【図４】
2012189484.tif 000006
【図５】
2012189484.tif 000007
【図６】
2012189484.tif 000008