(57)【要約】【課題】吸気ダクト内で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流を整流することで、高い測定精度で吸気流量を測定することできる吸気流量測定装置を提供する。【解決手段】エンジン吸気系のエアクリーナ下流の吸気ダクト内に配設されエンジンへ流入する空気流量を測定する空気流量センサと、前記空気流量センサの気流上流側に配設され前記エアクリーナ側からの気流を整流する第一整流部材と、前記空気流量センサの気流下流側に配設され前記エンジン側の気流変動を整流する第二整流部材とを備える。【選択図】図２
2009293453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン吸気系のエアクリーナ下流の吸気ダクト内に配設されエンジンへ流入する空気流量を測定する空気流量センサと、前記空気流量センサの気流上流側に配設され前記エアクリーナ側からの気流を整流する第一整流部材と、前記空気流量センサの気流下流側に配設され前記エンジン側からの気流変動を整流する第二整流部材とを備えたことを特徴とする吸気流量測定装置。
【請求項２】
前記整流部材は、気流を整流するハニカム構造の整流ユニットと、該整流ユニットの外周部を覆い、前記整流ユニットを保持する保持部材とからなることを特徴とする請求項１記載の吸気流量測定装置。
【請求項３】
前記保持部材は複数個からなり、夫々を結合する結合用の凹部と、該凹部と係合する凸部とを備えたことを特徴とする請求項２記載の吸気流量測定装置。
【請求項４】
前記整流ユニットは、六角形の対向する二面幅が略１／８インチ、軸方向長さ略２０ｍｍのアルミニウム製のハニカム構造の整流ユニットであることを特徴とする請求項２又は３記載の吸気流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン吸気系のエアクリーナ下流の吸気ダクト内に配設され、エンジンへ流入する空気流量を測定する吸気流量測定装置に関し、特に吸気の偏流や乱流を整流し高い測定精度で吸気流量を測定する吸気流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジン吸気系エアクリーナのエアフィルター下流側に吸気流量測定用の空気流量センサを配設しているが、エンジン回転数、負荷変動等により気流に乱れが生じて偏流や乱流が生じ空気流量センサの測定に誤差が生じることがある。そのため、図１０に示したように、前記空気流量センサの上流側に整流部材を配設した吸気流量測定装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１０において、エアクリーナ１０２とエンジン１０８に装備した吸気マニホルド１０６とは、吸気ダクト１０４で連通して設けられている。該吸気ダクト１０４内には、エンジン１０８の吸気系に属する部位に吸気流量測定装置１１０を設けている。即ち、吸気流量測定装置１１０は、エンジン１０８に装備した吸気マニホルド１０６に支持具１１４によりエンジン１０８側の吸気ダクト１０４に取り付ける。この吸気流量測定装置１１０は、測定部１１６と、必要により上流側に除塵スクリーン１１８と下流側に逆火防止スクリーン１２０から構成されている。
【０００４】
前記吸気流量測定装置１１０の上流側の吸気ダクト１０４内には、吸気流量測定装置１１０に作用する吸気の整流部材１２２が設けられている。該整流部材１２２は、吸気流通方向に指向させた多数の透孔を有する網状の透孔部材１２４を複数設けることにより構成されている。
【０００５】
このように、吸気ダクト１０４内に吸気流量測定装置１１０を設け、該吸気流量測定装置１１０の上流側の吸気ダクト１０４内に整流部材１２２を設けている。これにより、レイアウト上の制約でエアクリーナ１０２からの吸気ダクト１０４が折曲したり、吸気ダクト１０４が変形したりすることで、吸気ダクト内で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流が前記整流部材１２２内を通過することにより除去され整流される。従って、高い測定精度で、吸気流量測定装置１１０で吸気流量を測定することが可能となる。
【０００６】
【特許文献１】実開昭６２−２４３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、近年前記吸気流量測定装置での測定値を基に決めるＥＧＲ（排気ガス再循環）量や排気ガス処理量などの制御精度の向上が求められており、特許文献１に開示された技術において測定される吸気流量測定値は、エンジン側からの回転数、負荷変動における影響を受けており、充分な測定精度とはいえない。
【０００８】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、吸気ダクト内で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流を整流することで、高い測定精度で吸気流量を測定することのできる吸気流量測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明においては、エンジン吸気系のエアクリーナ下流の吸気ダクト内に配設されエンジンへ流入する空気流量を測定する空気流量センサと、前記空気流量センサの気流上流側に配設され前記エアクリーナ側からの気流を整流する第一整流部材と、前記空気流量センサの気流下流側に配設され前記エンジン側からの気流変動を整流する第二整流部材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記第一整流部材により従来どおりエアクリーナ側からの気流変動を整流することができるとともに、前記第二整流部材によりエンジン側からの気流変動による影響を受けないように整流することができるため、空気流量センサによる空気流量測定値の精度が向上し、前記吸気流量測定装置での測定値を基に決めるＥＧＲ（排気ガス再循環）量や排気ガス処理量などの制御精度の向上が図れる。
【００１１】
また、前記整流部材は、気流を整流するハニカム構造の整流ユニットと、該整流ユニットの外周部を覆い、前記整流ユニットを保持する保持部材とからなることを特徴とする。
【００１２】
保持部材としては、金属製やポリプロピレン製のものを使用することができ、ポリプロピレンにタルクやガラス繊維等の補強材を加えた材料製のものを使用することもできる。
即ち、材質としては形状を維持できて、弾力性を有し、成型性のよいものなら問題ない。
ハニカム構造の整流ユニットの外周部を保持部材で覆うことにより、整流部材の取り扱いが容易になるとともに、ハニカム構造の整流ユニットを傷つけることなく搬送することができ、吸気ダクト内への組み付け性の向上が図れる。
【００１３】
また、前記保持部材は複数個からなり、夫々を結合する結合用の凹部と、該凹部と係合する凸部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、保持部材は係合用凹部と凸部を係合させるだけで組み付けることができるため、組み付けが容易となる。また、構造が簡単であるので保持部材を低コストで製造することができる。
【００１５】
また、前記整流ユニットは、六角形の対向する二面幅が略１／８インチ、軸方向長さ略２０ｍｍのアルミニウム製のハニカム構造の整流ユニットであることを特徴とする。
【００１６】
整流ユニットをアルミニウム製とすることで、そのハニカム構造を形成する部分の厚みをポリプロピレンなどの樹脂と比較して非常に薄く形成することが可能であるため、整流ユニット内を吸気が通過する際の空気抵抗を小さくすることができる。
また、整流ユニットを六角形の対向する二面幅を略１／８インチ、軸方向長さ略２０ｍｍとすることで、適切な整流が為される。前記六角形の対向する二面幅を１／８インチよりも大きくしすぎると整流の効果が小さくなり、前記六角形の対向する二面幅を１／８インチよりも小さくしすぎると整流ユニット内を吸気が通過する際の空気抵抗が大きくなる。また整流ユニットの長さを２０ｍｍよりも長くしすぎると製作コストが大きくなるとともにレイアウト上組み付けが難しくなり、整流ユニットの長さを２０ｍｍよりも短くしすぎると整流の効果が小さくなる。
【発明の効果】
【００１７】
以上記載のごとく本発明によれば、吸気ダクト内で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流を整流することで、高い測定精度で吸気流量を測定することのできる吸気流量測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１９】
まず、図１及び図２を参照して、実施例における吸気流量測定装置の構成について説明する。
図１は、実施例における吸気流量測定装置周辺の斜視図、図２は実施例における吸気流量測定装置周辺の一部断面で現した平面図である。
【００２０】
図１及び図２において、エアクリーナ１は、接続ブラケット４、６、及び８によって車両フレーム１０に固設されている。
エアクリーナ１とエンジン（不図示）との間には、吸気ダクト３が設けられており、該吸気ダクト３により前記エアクリーナ１とエンジンとは吸気が連通可能となっている。該吸気ダクト３は、接続ブラケット４ａによって前記車両フレーム１０に固設されている。
また吸気ダクト３内には、エンジンの吸気系に属する部位に空気流量センサ５を設けている。また前記空気流量センサ５の気流上流側１１の吸気ダクト３内には、前記エアクリーナ１側からの気流変動を整流する第一整流部材（不図示）が取り付けられるとともに、前記空気流量センサ５の気流下流側の吸気ダクト３内には図２に一部断面で示したようにエンジン側の気流変動による影響を受けないように整流する第二整流部材９とが備えられている。前記第一整流部材、空気流量センサ５及び第二整流部材９とを併せて空気流量測定装置と称する。
【００２１】
このように、吸気ダクト３内に前記第一整流部材、空気流量センサ５及び第二整流部材９とからなる空気流量測定装置を設けることにより、レイアウト上の制約でエアクリーナ１からの吸気ダクト３が折曲したり、吸気ダクト３が変形したりすることで、吸気ダクト３内のエアクリーナ１側で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流が前記第一整流部材内を通過することにより除去され整流され、吸気ダクト３内のエンジン側で偏流や乱流が生じても、第二整流部材９内を通過した吸気の整流によって、該偏流や乱流の影響を空気流量センサ５におよぼすことを防止する。即ち、吸気ダクト３内の第一及び第二整流部材間は吸気の整流が保たれることで、空気流量センサ５が高精度で空気流量を測定できるようにしている。
【００２２】
次に図３、図５及び図６を参照して前記第二整流部材９の構成について説明する。
図３は、第二整流部材９の組み付けの様子を示す斜視図である。第二整流部材はリング状で凹部９３ａ及び９３ｂを有するポリプロピレン製の第一部材９３と、リング状で凸部９２ａ及び９２ｂを有するポリプロピレン製の第二部材９２と、ハニカム構造の整流ユニット９１から構成される。
前記第一部材９３のリング内に前記整流ユニット９１を入れ、前記第一部材の凹部９３ａ、９３ｂにそれぞれ前記第二部材の凸部９２ａ、９２ｂを係合させ、第一部材９３と第二部材９２とを結合して整流ユニット９１の外周部を覆う保持部材を形成し、第二整流部材９が組みつけられる。また隙間９３ｃを設けることで、凸部９２ａと凹部９３ａの係合を容易にしている。
又、凹部９３ｂと凸部９２ｂの係合は周方向の位置決めとなり、更に凹部９３ａと凸部９２ａとの係合の際、係合が周方向に偏心しないようにして、係合を確実におこなわせる。
このようにして凹部と凸部を係合させることで、保護部材の組み付けが容易となることに加えて構造が簡単であるので保持部材を低コストで製造することができる。
【００２３】
図５は前記整流ユニット９１、第一部材９３、第二部材９２を組み付けた後の第二整流部材９の平面図、図６は図３におけるＡ−Ａ断面図である。なお、図５においてはハニカム構造の整流ユニット９１を形成するセルの一部のみを示している。
図５及び図６に示されるように第一部材９３及び第二部材９２でハニカム構造の整流ユニット９１の外周を覆うように構成されている。
【００２４】
なお、前記第一部材９３及び第二部材９２は本実施例においてはポリプロピレン製としたが、金属製やポリプロピレンにタルクやガラス繊維等の補強材を加えた材料製のものを使用することもできる。
また、前記整流ユニット９１はアルミニウム製のハニカム構造であり、その軸方向長さは２０ｍｍ、セルを形成する六角形の対向する二面幅が１／８インチ、セルを形成するアルミニウムの厚みは３０μｍとした。
【００２５】
また、図４は第二整流部材９の組み付けの様子の変形例を示す斜視図である。第二整流部材９は図３に示した構成だけでなく、例えば図４に示した構成とすることもできる。
図４において、第二整流部材９は半リング状で凸部９４ａ及び凹部９４ｂを有するポリプロピレン製の第一部材９４と、半リング状で凹部９５ａ及び凸部９５ｂを有するポリプロピレン製の第二部材９５と、ハニカム構造の整流ユニット９１から構成される。
前記第一部材９４と第二部材９５を整流ユニット９１の外周部を覆うようなリングを形成するように、前記第一部材の凸部９４ａ、凹部９４ｂにそれぞれ前記第二部材の凹部９５ａ、凸部９５ｂを係合させ、第一部材９４と第二部材９５とを結合して整流ユニット９１の外周部を覆う保持部材を形成し、第二整流部材９が組みつけられる。
本変形例では第一部材９４と第二部材９５とを別符号を付して説明したが、第一及び第二部材を同一形状にして、製造コストを低減することも可能である。
【００２６】
なお、図３、図５、図６を参照して第二整流部材９の構成について、図４を参照してその変形例について説明したが、第一整流部材についても第二整流部材と同様に構成される。
このようにして、ハニカム構造の整流ユニット９１の外周部を保持部材で覆うことにより、第二整流部材９の取り扱いが容易になるとともに、ハニカム構造の整流ユニット９１を傷つけることなく搬送することができ、吸気ダクト内への組み付け性の向上が図れる。
【００２７】
このようにして構成される第二整流部材９は、図７に一部断面で示した側面図に示すように、吸気ダクト３の内部にその流路径方向全体に亘って第二整流部材９が存在するように組み立てられる。
【００２８】
本実施例における第一整流部材と第二整流部材９を設けた空気流量測定装置における吸入空気流量センサ５と、第一整流部材及び第二整流部材を設けない従来の空気流量測定装置における空気流量センサとの空気流量センサの出力値の変動を調べた。
【００２９】
図８は、本実施例における空気流量センサと従来例における空気流量センサとの空気流量センサ出力変動値の実験結果を示すグラフである。
図８において、縦軸は空気流量センサ出力変動値（％）であり、横軸は空気流量（ｋｇ／ｈ）である。グラフから明らかであるように空気流量２００、３００、４００ｋｇ／ｈで空気流量センサ出力変動値（％）を測定したところ、従来例における空気流量センサでは最大で４％以上の変動があったのに対し、本実施例においては最大で０．５％程度の変動であった。
空気流量センサでの測定値を元に決めるＥＧＲ（排気ガス再循環）量や排気ガス処理量などの制御精度の向上に際して要求される空気流量センサでの変動は１．０％以下程度であるため、従来はその要求に応えることができなかったが、本実施例においてはその要求に応えることができた。
【００３０】
本実施例における第一整流部材と第二整流部材９を設けた空気流量測定装置を設けた吸気ダクト３中と、第一整流部材及び第二整流部材を設けない従来の空気流量測定装置を設けた吸気ダクト中との抵抗を調べた。
【００３１】
図９は、本実施例における吸気系システム抵抗と従来例における吸気系システム抵抗の実験結果を示すグラフである。
図９において、縦軸は吸気系システム抵抗（ｍｂａｒ）であり、横軸は空気流量（ｋｇ／ｈ）である。グラフから分かるように従来例における吸気系システム抵抗よりも、本実施例における吸気系システムは１．２〜１．３倍程度増加した。
しかし、この程度の増加は吸気系システムがエンジン性能に与える支障はなく、特に問題とならない。
【００３２】
従って、本実施例により、吸気系システムの抵抗は特に問題なく、空気流量センサにおける変動値を減少させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
吸気ダクト内で偏流や乱流が生じても、該偏流や乱流を整流することで、高い測定精度で吸気流量を測定することできる吸気流量測定装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例における吸気流量測定装置周辺の斜視図である。
【図２】実施例における吸気流量測定装置周辺の一部断面で現した平面図である。
【図３】第二整流部材の組み付けの様子を示す斜視図である。
【図４】第二整流部材９の組み付けの様子の変形例を示す斜視図である。
【図５】第二整流部材の平面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面図である。
【図７】吸気ダクト内に第二整流部材を組み付けた周辺の吸気ダクトを一部断面で表した平面図である。
【図８】本実施例における空気流量センサと従来例における空気流量センサとの空気流量センサ出力変動値の実験結果を示すグラフである。
【図９】本実施例における吸気系システム抵抗と従来例における吸気系システム抵抗の実験結果を示すグラフである。
【図１０】従来例における吸気流量測定装置周辺の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    エアクリーナ
３    吸気ダクト
５    空気流量センサ
９    第二整流部材
９１    整流ユニット
９２    保護部材を形成する第一部材
９２ａ、９２ｂ    凸部
９３    保護部材を形成する第二部材
９３ａ、９３ｂ    凹部
９４    保護部材を形成する第一部材
９４ａ    凸部
９４ｂ    凹部
９５    保護部材を形成する第二部材
９５ａ    凹部
９５ｂ    凸部
【図１】
2009293453.tif 000003
【図２】
2009293453.tif 000004
【図３】
2009293453.tif 000005
【図４】
2009293453.tif 000006
【図５】
2009293453.tif 000007
【図６】
2009293453.tif 000008
【図７】
2009293453.tif 000009
【図８】
2009293453.tif 000010
【図９】
2009293453.tif 000011
【図１０】
2009293453.tif 000012