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図面 (8)

目的

構造が簡単で安価に製造でき、高精度の測定を可能にする空気流量センサー構造を提供する。

構成

下流側のベンチュリー76の低圧領域に連結されるセンサー取付け台10に固定的に取付けられる空気流量センサーを有する。このセンサー取付け台10は隔離した空気流導管14を備え、この空気流導管の中に空気流量センサーの検出ヘッドが配置される。この空気流導管14には内燃機関空気取入れ装置を通る空気流量を表す空気流が流れるように、空気流導管は空気取入れ装置の空気フィルターハウジング86の中に配置される。空気流導管14は空気フィルターハウジング86の流速の遅い領域に配置され、出口端部は該ハウジングの下流側に位置したベンチュリー76の低圧領域に連結される。ベンチュリーは空気フィルターハウジングの出口開口に直接に連結されるか、更に下流側に配置され得る。

概要

背景

サトー氏他により米国特許明細書第4,393,697号で開示された従来技術は、内燃機関空気取入れ装置の主ベンチュリー部材に空気流量センサーを直接取付けることを教示している。この主ベンチュリー部材は、その下流端をベンチュリーの狭小部分の低圧領域に連結するバイパス通路を有している。空気流量センサーの検出部材はこのバイパス通路の中に配置され、そこを流れる空気を測定する。

サトー氏他により教示された他の実施例では、空気流量センサーの本体は貫通空気流チャンネルを有し、このチャンネルは空気取入れ装置の主空気流の中に直接に配置される。空気流量センサーの検出部材はバイパスチャンネルの中に配置されるのと同様にして貫通空気流チャンネルの中に配置され、電気回路の構成要素は空気流量センサー本体の外部に取付けられる。

図1に示される最近の自動車に対する応用例に於いては、空気流量センサー1は内燃機関の空気取入れ即ち吸入装置の一部を形成するセンサーハウジング2に直接に取付けられる。このセンサーハウジング2はその長さを延在する主空気流通路3、及び主空気流通路3の片側に偏倚した小さな直径の空気流通路4を有する。空気流量センサー1の検出ヘッド5は小径空気流チャンネル4の中に延在し、その中を流れる空気流を検出する。センサーハウジング2は径方向に配置された内部ウィング6も有しており、このウィングは内部を流れる空気流を増大させるために小径空気流チャンネル4を横断する圧力差を生じる。

概要

構造が簡単で安価に製造でき、高精度の測定を可能にする空気流量センサー構造を提供する。

下流側のベンチュリー76の低圧領域に連結されるセンサー取付け台10に固定的に取付けられる空気流量センサーを有する。このセンサー取付け台10は隔離した空気流導管14を備え、この空気流導管の中に空気流量センサーの検出ヘッドが配置される。この空気流導管14には内燃機関の空気取入れ装置を通る空気流量を表す空気流が流れるように、空気流導管は空気取入れ装置の空気フィルターハウジング86の中に配置される。空気流導管14は空気フィルターハウジング86の流速の遅い領域に配置され、出口端部は該ハウジングの下流側に位置したベンチュリー76の低圧領域に連結される。ベンチュリーは空気フィルターハウジングの出口開口に直接に連結されるか、更に下流側に配置され得る。

目的

効果

実績

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請求項1

内燃機関空気取入れ装置主ダクトを通る空気流量を測定する空気流量センサー構造であって、突出した検出ヘッドを有する空気流量を検出する空気流量センサー、前記検出ヘッドを前記主ダクトの流速の遅い領域に取付けセンサー取付け台であって、前記検出ヘッドが配置される空気流導管を有し、該空気流導管は入口端部及び出口端部を有している前記センサー取付け台、前記センサー取付け台から下流側に移動した位置にて前記主ダクトの中に配置され、内部を通る空気流量に比例して低減された圧力を発生する縮径領域を有するベンチュリー、及び前記ベンチュリーを通る空気流量に比例した前記空気流導管を通る空気流を発生させるために、前記空気流導管の出口端部を前記ベンチュリーの縮径領域に連結する手段を含んで構成されたことを特徴とする空気流量センサー構造。

請求項2

前記主ダクトが内部に空気フィルターを配置された空気フィルターハウジングを有しており、又前記センサー取付け台は前記空気流導管が前記空気フィルターの下流側で前記空気フィルターハウジング内に配置されて前記空気フィルターハウジングに取付けられる請求項1に記載の空気流量センサー構造。

請求項3

前記空気流量センサーハウジングが前記主ダクトに連結された出口開口を有し、前記ベンチュリーは前記出口開口と前記主ダクトとの間にて前記空気フィルターハウジングに取付けられた請求項2に記載の空気流量センサー構造。

請求項4

前記ベンチュリーが前記空気フィルターハウジングから隔てた位置にて前記主ダクトに沿って配置される請求項2に記載の空気流量センサー構造。

請求項5

前記ベンチュリーを取囲む環状アキュムレータ、及び前記ベンチュリーの前記縮径領域に前記アキュムレータを連結するスピルマウスタップを含み、前記連結手段が前記空気流導管の出口端部を前記環状アキュムレータに連結している請求項1に記載の空気流量センサー構造。

請求項6

内燃機関の空気フィルターハウジングを含む空気取入れ装置の主ダクトを通る空気流量を測定する空気流量センサー構造であって、突出した検出ヘッドを有する空気流量を検出する空気流量センサー、前記空気フィルターハウジングに取付け可能なセンサーであって、前記センサー取付け台は前記空気フィルターハウジングの流速の遅い領域に配置された空気流導管を有し、前記空気流量センサーの検出ヘッドは前記空気流導管の中に配置され、該空気流導管は入口端部及び出口端部を有している前記センサー、前記空気フィルターハウジングから下流側に移動した位置にて前記主ダクトの中に配置され、内部を通る空気流量に比例して低減された圧力を発生する縮径領域を有するベンチュリー、及び前記主ダクトを通る空気流量に比例した前記空気流導管を通る空気流を発生させるために、前記空気流導管の出口端部を前記ベンチュリーの縮径領域に連結する手段を含んで構成されたことを特徴とする空気流量センサー構造。

請求項7

前記空気流量センサーハウジングが前記主ダクトに連結された出口開口を有し、前記ベンチュリーは前記出口開口と前記主ダクトとの間にて前記空気フィルターハウジングに取付けられた請求項6に記載の空気流量センサー構造。

請求項8

前記ベンチュリーが前記空気フィルターハウジングから隔てた位置にて前記主ダクトに沿って配置される請求項6に記載の空気流量センサー構造。

請求項9

前記ベンチュリーを取囲む環状アキュムレータ、及び前記ベンチュリーの前記縮径領域に前記アキュムレータを連結するスピルマウスタップを含み、前記連結手段が前記空気流導管の出口端部を前記環状アキュムレータに連結している請求項6に記載の空気流量センサー構造。

請求項10

内燃機関の空気取入れ装置の、一端に空気フィルターハウジングが配置された主ダクトを通る空気流量を測定する空気流量センサー構造であって、突出した検出ヘッドを有する空気流量を検出する空気流量センサー、前記検出ヘッドを前記空気フィルターハウジングの流速の遅い領域に取付けるセンサー取付け台であって、前記検出ヘッドが配置される空気流導管を有し、該空気流導管は入口端部及び出口端部を有している前記センサー取付け台、前記空気フィルターハウジングから下流側に移動した位置にて前記主ダクトの中に配置され、前記主ダクトを通る空気流量に比例して低減された圧力を発生する縮径領域を有するベンチュリー、前記ベンチュリーを取囲むアキュムレータ、前記アキュムレータを前記ベンチュリーの縮径領域に連結するスピルマウスタップ、及び前記空気流導管の出口端部を前記アキュムレータに連結する手段を含んで構成されたことを特徴とする空気流量センサー構造。

請求項11

前記空気フィルターハウジングが空気入口開口及び空気出口開口を有し、前記ベンチュリーが前記出口開口と前記主空気ダクトとの間で前記空気フィルターハウジングに取付けられた請求項10に記載の空気流量センサー構造。

請求項12

前記ベンチュリーが前記空気フィルターハウジングから隔てた位置で前記主ダクトに沿って配置される請求項6に記載の空気流量センサー構造。

技術分野

0001

本発明は空気流量センサーに係わり、特にダイナミックレンジを増大するためにベンチュリーを含んだ空気流量センサー構造に関する。

背景技術

0002

サトー氏他により米国特許明細書第4,393,697号で開示された従来技術は、内燃機関空気取入れ装置の主ベンチュリー部材に空気流量センサーを直接取付けることを教示している。この主ベンチュリー部材は、その下流端をベンチュリーの狭小部分の低圧領域に連結するバイパス通路を有している。空気流量センサーの検出部材はこのバイパス通路の中に配置され、そこを流れる空気を測定する。

0003

サトー氏他により教示された他の実施例では、空気流量センサーの本体は貫通空気流チャンネルを有し、このチャンネルは空気取入れ装置の主空気流の中に直接に配置される。空気流量センサーの検出部材はバイパスチャンネルの中に配置されるのと同様にして貫通空気流チャンネルの中に配置され、電気回路の構成要素は空気流量センサー本体の外部に取付けられる。

0004

図1に示される最近の自動車に対する応用例に於いては、空気流量センサー1は内燃機関の空気取入れ即ち吸入装置の一部を形成するセンサーハウジング2に直接に取付けられる。このセンサーハウジング2はその長さを延在する主空気流通路3、及び主空気流通路3の片側に偏倚した小さな直径の空気流通路4を有する。空気流量センサー1の検出ヘッド5は小径空気流チャンネル4の中に延在し、その中を流れる空気流を検出する。センサーハウジング2は径方向に配置された内部ウィング6も有しており、このウィングは内部を流れる空気流を増大させるために小径空気流チャンネル4を横断する圧力差を生じる。

発明が解決しようとする課題

0005

空気流量センサーのこの取付け配置は幾つかの欠点を有する。小径空気流チャンネル4及びウィング6を有するセンサーハウジング2は複雑な部品で、製造が比較的高価になる。また、センサーハウジング2の製造誤差が小径空気流チャンネル4に於ける流れパターン相違を生じることになる。小径空気流チャンネル4に於ける流れパターンの相違は、特定のセンサーハウジング2に装備されたならば空気流センサー1の較正精度に悪影響する。

0006

この隔てて取付けられる空気流量センサー組立体は、内燃機関の空気取入れ装置に取付け可能なセンサー取付け台及びこのセンサー取付け台に固定的に取付けられる空気流量センサーを含んで構成される。センサー取付け台は、実質的に平坦取付けプレート空気流導管、及びこの空気流導管を平坦な取付けプレートに連結するネック部分を有する。取付けプレートは凹所を有し、空気流導管は取付けプレートに実質的に平行な軸線を有する中央に配置された内部通路を有し、又ネックは凹所の底部を内部通路に連結する貫通孔を有している。

0007

空気流量センサーはセンサー電子装置を収容するベース部分及び検出ヘッドを有する。ベース部分はセンサー取付け台の取付けプレートに取付けられ、又検出ヘッドはネックの貫通孔を通り、空気流導管の内部通路の中に延在する。

0008

内燃機関が吸入する空気流量を表す空気流が流れる空気流導管を備えた内燃機関の空気取入れ装置に空気流量センサー組立体を取付ける手段が備えられる。

0009

第一の実施例に於いて、この空気流量センサー組立体は内燃機関の空気取入れ装置の主空気ダクトの一部を形成するセンサーハウジングに取付けられる。

0010

第二の実施例に於いて、空気流量センサー組立体は内燃機関の空気取入れ装置の空気フィルターハウジングに取付けられ、フィルターの下流の流速の遅い領域に空気流導管が配置される。空気流導管の出口端部は主空気ダクトの中に配置されたベンチュリーの低圧領域に連結される。このことが空気取入れ装置の主空気ダクトを通る空気流量の関数としての空気流導管を通る空気流を発生させる。環状のアキュムレータ環状スリットによって低圧領域に連結されて、内燃機関の空気取入れバルブ開閉により発生される主空気ダクトに於ける乱流及び圧力変動で生じた空気流量センサーの信号/雑音比を低減するようにできる。

0011

この隔てて取付けられる空気流量センサー組立体の1つの利点は、センサー取付け台が空気流量センサーの一部となり、空気流導管の内部通路に於ける横断面積誤差変化によって生じる空気流量センサー出力の較正変化を排除することである。

0012

他の利点は、センサー取付け台が十分小さく、従来技術により教示される一体の空気流導管を有するセンサーハウジングよりも比較的に更に簡単で製造が安価となることである。

0013

更に他の利点は、組立体が様々に使用でき、単独で使用されたり、ベンチュリーと組合わせて使用できることである。

0014

更に他の利点は、ベンチュリーと組合わせての使用に於いて、信号/雑音比がかなり改善され、ダイナミックレンジの増大された空気流量センサーを生じることである。

0015

隔てて取付けられる空気流量センサー組立体のこれらの及び他の利点は図面に関連した詳細な説明を読むことで更に明白となろう。

0016

図2はベース41及び検出ヘッド42を有する空気流量センサー40のセンサー取付け台10の好ましい実施例の横断面を示す。このセンサー取付け台10は実質的に平坦な取付けプレート12を有し、この取付けプレートは実質的に円筒形のネック16により隔離した空気流導管14に連結されている。取付けプレート12は円形凹所18を有し、その中に空気流量センサー40の検出ヘッド42の上部が受入れられている。この凹所18の底部に備えられたO−リングシート20は図示のように検出ヘッド42を取囲むO−リング44をシール状態受け入れる。このO−リング44は凹所18から空気流導管14の内部通路24の中に空気が侵入することを防止する。円筒形ネック16は凹所18の底部と、空気流導管14で形成された内部通路24とを連結する貫通孔22を有する。内部通路24は取付けプレート12と実質的に平行であることが好ましい。空気流量センサー40検出ヘッド42はこの貫通孔22を通して隔離されている空気流導管14の内部通路24の中に、その入口端部15と出口端部17とのほぼ中央位置にて延在する。一対のウェブ26及び28がネック16の反対両側に備えられ、空気流導管14及びネック16の付近でセンサー取付け台10の周囲の空気流の乱れを低減するようになされている。

0017

センサー取付け台10の平面図が図3に示されている。取付けプレート12は一般に長方形の形状を有し、一辺から突出する三角形タブ30を有している。三角形のタブ30は、図5に示すような空気流量センサー40に備えられている取付け開口132と組合わされる第一取付け開口32を有する。第二取付け開口34は取付け開口32と径方向に反対側の凹所18の反対側に備えられている。第二取付け開口34は空気流量センサー40を通して備えられている図示していない対応する取付け開口と組合わされる。ボルト46及び48のような緊締具が空気流量センサー40に備えられた取付け開口、及びセンサー取付け台10に備えられた取付け開口32及び34を通り、センサーハウジング50に備えられたねじ孔52及び54に螺合される。センサーハウジング50は図4及び図5に示されるように内燃機関56の空気取入れ装置の主空気ダクトの一部であり、スロットル58の上流に位置されることが好ましい。

0018

図3に戻ってを参照すれば、センサー取付け台10の取付けプレート12は一対の位置決めピン36及び38を有し、これらのピンは空気流量センサー40に備えられている組合う開口の中に受入れられる。これらの位置決めピン36及び38はセンサー取付け台10上に空気流量センサー40を正確に整合させ、図5に示すように検出部材60及び62が隔離されている空気流導管14を通して空気流の中に適当に整合され、内部通路24の中央に配置されるようにする。位置決めピン36及び38は中央に配置された開口64及び66を有し、それぞれリベット70及び68を受入れて、空気流量センサー40をセンサー取付け台10に固定する。

0019

空気流量センサー40は較正される前にセンサー取付け台10上に取付けられる。従って、空気流量センサー40及び取付けられたセンサー取付け台10は組立体として構成される。空気流量センサー40はそれが取付けられる空気流導管14の内部通路24を通して流れる較正された空気流で較正される。この構造は、空気流導管14及びその内部通路24の製造公差もとづく空気流量センサー40の較正に於けるあらゆる相違を排除する。この結果、空気流量センサー40で生じる較正された出力信号は空気流導管14の製造公差とは無関係となる。このことは、隔離された空気流導管14が図1に示されたようにセンサーハウジング50の一部ではなくなり、センサーハウジング50が簡単な円形の空気流チャンネルを有するだけであることから、部品の価格を低減する。この隔離された空気流導管14はセンサー取付け台10の十分に小さな構成要素である一部となり、製造が容易となる。

0020

図6は空気流量センサー40及びセンサー取付け台10を使用して内燃機関の空気取入れ装置の空気流量を測定する他の構造を示す。この代替構造では、空気流量センサー40及びセンサー取付け台10は内燃機関及びその空気取入れマニホールドから離れた位置、例えば内燃機関の空気取入れ即ち吸入装置の空気フィルターハウジング86の空気領域に配置される。センサー取付け台10の空気流導管14は空気フィルター88の下流側のフィルターハウジング86内の流速の遅い乱れの少ない領域内に配置される。空気流導管14の入口端部15はフィルターハウジング86の実質的に大気圧の内部に開口している。空気流導管14の出口端部17は一定直径パイプ又はホース74で環状アキュムレータ72の低圧領域に連結されている。環状アキュムレータ72はベンチュリー76の一体部分であることが好ましい。図示したようにベンチュリーは空気フィルターハウジング86の出口に連結される。この代わりに、ベンチュリーはフィルターハウジング86と一体形成されて、フィルターハウジング及びベンチュリーを一体要素にすることができる。

0021

スピルマウスタップ78がアキュムレータ72をベンチュリー76の最小径位置の低圧領域に連結している。ベンチュリー76の出口に連結された可撓性ホース80が内燃機関の空気取入れ装置の主ダクトの一部を形成する。

0022

ベンチュリー76は図6に示したように空気フィルターハウジング86に連結される必要はないが、空気フィルターハウジング86から更に下流側に移動した位置にて主空気ダクトに連ねて配置され、図7に示すように内燃機関のスロットル58の直前に配置できる。この実施例に於けるベンチュリー76の位置は図4に示すようにセンサーハウジング50の位置に対応する。

0023

図6の矢印82はフィルターハウジング86を通してベンチュリー76に流入する空気流の方向を示し、矢印84は隔離された空気流導管14を通る空気流の方向を示している。

0024

この代替構造は、空気流量センサー40の検出ヘッド42が内燃機関の空気取入れ装置全体の流速の遅い乱れの小さい領域に位置されることである。一次空気流はベンチュリーを通り、このベンチュリーがその最小径付近に低圧領域を発生させる。この低圧領域は、センサー取付け台の空気流導管の出口端部に連結される。空気流導管14の入口に於けるこの低速領域は、ベンチュリー76を通る空気流又は図2図5に示された構造のセンサーハウジング50を通る空気流よりも十分に乱れが少ない。空気流導管14を流れる空気流の乱れの減少は、空気流量センサーによって生じる信号に於ける信号/雑音比を低減する。更に、スピルマウスタップ78の角度、形状及び断面積、及び環状アキュムレータ72の体積の適当な選択により、乱れ及び内燃機関のバルブの開閉による一次空気流での高速圧力の変動は効果的にフィルターされ、更に空気流導管14を通る空気流の高周波変動を低減する。

0025

センサー取付け台の空気流導管14を通る空気流を発生させるためにベンチュリーの低圧領域を使用することも空気流量センサー40のダイナミックレンジを増大し、トラックエンジンレースカー用エンジンのような大型且つ高性能のエンジンに応用できるようにすることに使用できる。又、空気流導管14を通る空気流を発生させるためにベンチュリー76に発生した低圧領域を使用することで、空気流量センサー40はバロメータ圧力の変化を検出することに十分に敏感となる。

0026

隔てて取付けられる空気流量センサー及び内燃機関の空気取入れ即ち吸入装置を流れる空気流量を測定するための隔てて取付けられる空気流量センサーの2つの異なる実施例を開示したが、図面及び明細書の説明で示した特定の構造に限定することは意図しない。当業者には特許請求の範囲に記載の範囲内で他の構造及びその改良が考えられるということが認識される。

図面の簡単な説明

0027

図1センサーハウジングに対する空気流量センサーの従来技術の取付け方を示す前面図。
図2センサー取付け台の詳細を示す部分的横断面図。
図3センサー取付け台の頂面図。
図4内燃機関の空気取入れ装置内に隔てて取付けられる空気流量センサー組立体の取付け方を示す分解図。
図5センサーハウジングの隔てて取付けられる空気流量センサーを示す前面図。
図6空気フィルターハウジング上に取付けられ、該ハウジングに取付けられたベンチュリーに連結された隔てて取付けられる空気流量センサー組立体を示す部分的横断面図。
図7図6の代替構造を示す部分的に破断した側面図。

--

0028

10センサー取付け台
12取付けプレート
14空気流導管
16円筒形ネック
18凹所
20 O−リングシート
22貫通孔
24内部通路
26、28ウェブ
32、34取付け開口
36、38位置決めピン
40空気流量センサー
42検出ヘッド
44O−リングシール
46、48ボルト
50センサーハウジング
52、54 ねじ孔
56内燃機関
58スロットル
60、62検出要素
64、66 開口
72アキュムレータ
76ベンチュリー
78スピルマウスタップ
86フィルターハウジング
88 空気フィルター

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