JPH0358047B2

JPH0358047B2 -

Info

Publication number: JPH0358047B2
Application number: JP12634082A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Iida
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1991-09-04
Also published as: JPS5915816A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、所定空気通路内の空気流量を検出す
るようにした空気流量検出装置に関する。

従来より、この種の空気流量検出装置として、
例えば、所定空気通路内に通電により加熱される
熱線を配設し、この熱線への加熱電流の供給を該
熱線が空気通路内の流通空気によつて冷却されて
温度低下するのを補償するように増減制御して、
該熱線の温度を常に所定値に維持することによ
り、この加熱電流の増減によつて生じる出力電圧
の増減変化により通路内の流通空気の質量流量を
検出するようにしたものはよく知られている（例
えば特開昭57−35128号公報等参照）。

しかしながら、上記従来のものでは、加熱電流
によつて生じる出力電圧は空気流量の４乗根に比
例するものであり（上記公報の第２図参照）、こ
のため、検出範囲を広げると、空気流量の大きい
範囲では検出精度が悪くなるという欠点があつ
た。

そこで、従来、空気通路内の流量空気の質量流
量の検出に依るのに代え、流通空気の流速を検出
することにより空気流量を広範囲にわたつて精度
良く検出し得るようにしたものが提案されてい
る。すなわち、このものは、所定空気通路内にカ
ルマン渦発生柱を配設し、この渦発生柱により発
生するカルマン渦の個数（周波数）が通路内の空
気流速に正比例するのを利用し、このカルマン渦
の発生周波数を上記の如き熱線等の熱量変化検出
センサにより熱量変化として計測することにより
空気流速を検出し、その結果として空気流量を検
出するようにしたものである（例えば特開昭50−
148722号公報等参照）。しかしながら、この提案
のものでは、空気流速の検出に依るものであるた
め、空気流速が一定であれば、実際に空気流量が
空気密度の変化により増減変化している場合であ
つても、常に一定の流量として検出してしまうと
いう欠点がある。すなわち、上記カルマン渦の発
生周波数は空気流速には比例するが、空気密度の
変化に対しては変化しないという欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、上
記提案の構成に加えて、熱線等の熱量変化検出セ
ンサを本来の質量流量センサとして用いること、
すなわち、流通空気の密度変化に応じて該熱量変
化検出センサの出力の振幅値が大小変化すること
を利用し、この振幅値の変化に基いて、計測した
カルマン渦の発生周波数を補正するようにするこ
とにより、所定空気通路内の空気流量を簡単かつ
広範囲にわたつて精度よく検出し得るようにする
ことを目的とするものである。

その目的を達成するため、本発明では、第１図
に示すように、空気通路内に配設されたカルマン
渦発生柱と、該カルマン渦発生柱により発生する
カルマン渦を熱量変化として検出する熱量変化検
出センサと、該熱量変化検出センサの出力の振幅
値に対応して設定された空気密度の補正値を予め
記憶したメモリと、上記熱量変化検出センサの出
力を受け、該出力の周波数と上記メモリから読み
出した該出力の振幅値に対応する補正値とに基い
て空気流量信号を演算出力する演算回路とからな
り、熱量変化検出センサにより計測したカルマン
渦発生周波数と、該熱量変化検出センサの出力の
振幅値に応じてメモリから読み出した空気密度の
補正値とに基いて、演算回路から空気流量に対応
した空気流量信号を出力するようにしたものであ
る。

以下、本発明の実施例を図面に基いて詳細に説
明する。

第２図は、エンジンの燃料噴射式燃料供給装置
を制御するための空気流量の検出に本発明を適用
した場合の実施例を示し、１はエンジン、２はシ
リンダ１ａ内に摺動自在に配設されたピストン、
３はシリンダ１ａに吸気ポート４を介して連通す
る吸気通路、５は吸気ポート４に配設された吸気
弁、６は吸気通路３に配設されシリンダ１ａ内へ
の空気流量を制御するスロツトル弁、７は吸気通
路３のスロツトル弁６下流に配設された燃料噴射
弁、８はエアクリーナである。

また、９は上記吸気通路３のスロツトル弁６上
流に配設されたカルマン渦発生柱であつて、該渦
発生柱９は、第３図に示すように、空気流通方向
（矢印方向）に対して該渦発生柱９下流の上下端
にカルマン渦１０，１０…を上下交互に規則正し
く２列に発生させるものである。そして、該渦発
生柱９内には空所１３が設けられ、該空所１１は
渦発生柱９の上下端を連通する連通路１２によつ
て吸気通路３と連通しているとともに、該空所１
１内には、所定電流値の加熱電流により常時加熱
されるサーミスタよりなる熱量変化検出センサ１
３が配設されている。よつて、渦発生柱９の上下
端にカルマン渦１０，１０…が交互に発生する
と、それに伴つて渦発生柱９の上下端に圧力変動
が生じ、これにより吸気通路３の流通空気を連通
路１２内を上方から下方に又は下方から上方に向
かつて交互に流通させることにより、熱量変化検
出センサ１３を冷却して各カルマン渦１０，１０
…を熱量変化として検出し、その結果、該検出セ
ンサ１３の端子電圧（出力電圧）を第６図実線で
示す如くカルマン渦１０，１０…の発生周波数で
もつて周期的に変化せしめるように構成されてい
る。そして、上記熱量変化検出センサ１３は燃料
噴射制御回路１４に接続されている。

上記燃料噴射制御回路１４は、上記熱量変化検
出センサ１３からの出力信号をパルス波に波形整
形する波形整形回路１５と、該整形回路１５のパ
ルス波の周波数と同数の定パルス幅信号よりなる
制御パルスを発生する定パルス幅信号発生回路１
６と、上記熱量変化検出センサ１３の出力信号の
振幅値に応じた大きさの電圧信号を発生する振幅
検出回路１７と、該検出回路１７の電圧信号、す
なわち熱量変化検出センサ１３の出力の振幅値に
対応して設定された第４図に示すような空気密度
の補正値（補正係数）を予め記憶したメモリ１８
と、上記定パルス幅信号発生回路１６の制御パル
スに含む定パルス幅信号の数に、上記振幅検出回
路１７の電圧信号に基いて読み出されたメモリ１
８内の補正値を乗算して、補正された数の定パル
ス幅信号よりなる制御パルス（空気流量信号）を
出力する演算回路１９と、該演算回路１９の空気
流量信号を増幅する増幅回路２０とから成り、該
増幅回路２０で増幅された空気流量信号を燃料噴
射弁７に出力することにより、該燃料噴射弁７か
ら空気流量信号値に応じた燃料を噴射するように
している。

次に、上記実施例の作動について説明するに、
吸気通路３内に所定流量の空気が流通すると、カ
ルマン渦発生柱９の上下端には、吸気流量が正比
例した数のカルマン渦１０，１０…が発生して交
互に規則正しく２列に並ぶ。このため、該渦発生
柱９の上下端に圧力変動が生じて、吸気通路３内
の流通空気が該渦発生柱９の連通路１２内を上方
から下方に又は下方から上方に向かつて交互に流
れ、熱量変化検出センサ１３はこの流通空気によ
つて周期的に冷却されて、その出力信号が第６図
に実線で示す如くカルマン渦１０，１０の発生周
波数でもつて周期的に変化する。この出力信号は
燃料噴射制御回路１４の波形整形回路１５で同一
周波数のパルス波に波形整形されたのち、定パル
ス幅信号発生回路１６で上記パルス波の周波数と
同数の定パルス幅信号よりなる制御パルスに変換
される。

それと同時に、上記熱量変化検出センサ１３の
出力信号は振幅検出回路１７に出力され、該検出
回路１７で振幅値に応じた大きさの電圧信号に変
換され、この電圧信号に応じた空気密度の補正値
がメモリ１８から読み出されて演算回路１９に出
力される。そして、演算回路１９では、上記定パ
ルス幅信号発生回路１６の制御パルスを構成する
定パルス幅信号の数に上記メモリ１８からの空気
密度の補正値を乗算することが行なわれて、空気
流量信号が出力される。この空気流量信号は増幅
回路２０で増幅されたのち燃料噴射弁７に出力さ
れ、その結果、吸気通路３の吸気流量に応じた燃
料が該燃料噴射弁７から燃料されることになる。

そして、この状態で吸気通路３の流通空気の流
速が一定のまま、例えば吸気温度が低下して空気
密度が高くなると、それに伴い熱量変化検出セン
サ１３の冷却効率が高くなり、その出力信号は第
６図破線で示す如く周波数は変化せず振幅値のみ
が大きくなる。このことにより、振幅検出回路１
７の電圧信号値は大きくなり、それに対応してメ
モリ１８から読み出される空気密度の補正値も大
きくなり、演算回路１９はこの補正値に基いて上
記空気密度の上昇分に応じて大きくなつた空気流
量信号を出力する。その結果、空気密度の上昇に
応じて増量された燃料が燃料噴射弁７から噴射さ
れることになる。よつて、流通空気の流速が一定
であつても、空気密度の変化により空気流量が変
化すれば、この空気流量に対応した適量の燃料を
燃料噴射弁７から噴射することができる。しか
も、熱量変化検出センサ１３はカルマン渦発生柱
９の空所１１内に配設され、連通路１２を介して
吸気通路３と連通しているので、この連通路１２
の径を適宜に小さく選定すれば、熱量変化検出セ
ンサ１３の質量流量センサとしての質量流量の検
出を精度の良好な範囲内で行うことができ、吸気
通路３の空気流量の補正を正確に行うことができ
る。

次に、上記振幅検出回路１７の具体的回路を第
５図に示す。

このものは、熱量変化検出センサ１３の出力信
号を受けて緩衝するバツフア回路１７ａと、該バ
ツフア回路１７ａの出力を両波整流する整流回路
１７ｂと、該整流回路１７ｂの出力を積分する積
分回路１７ｃとからなり、よつて熱量変化検出セ
ンサ１３の出力の振幅値に応じた大きさの電圧信
号を得るようにしたものである。

尚、上記実施例では、熱量変化検出センサ１３
をカルマン渦発生柱９の空所１１に配設してカル
マン渦の発生周波数を計測するようにしたが、そ
の他この熱量変化検出センサ１３をカルマン渦発
生柱９の後位に配設してカルマン渦の発生周波数
を計測するようにしてもよいのは勿論である。し
かし、上記実施例の方が、空気流量の補正をより
正確に行い得る点で好ましい。

また、上記実施例では、燃料噴射式燃料供給装
置を制御するための空気流量の検出に本発明を適
用した場合について説明したが、本発明はこれに
限定されず、その他、所定通路内の空気流量を検
出しながら所定動作を行うようにしたものに対し
ても同様に適用することができるのは勿論であ
る。この場合、熱量変化検出センサ１３の出力の
周波数を一旦アナログ値に変換するようにしたも
のにあつては、変換前の出力の周波数および変換
後のアナログ値の何れか一方をメモリ１８の補正
値により補正するようにすればよい。

以上説明したように、本発明の空気流量検出装
置によれば、吸気通路に配設したカルマン渦発生
柱により生じるカルマン渦の発生周波数を、熱量
変化検出センサの出力に基いて計測するととも
に、このカルマン渦の発生周波数と、上記熱量変
化検出センサの出口の振幅値に対応した空気密度
の補正値とに基いて空気流量信号を出力するよう
にしたので、所定空気通路内の空気流量を流速お
よび質量流量の両面で簡単かつ広範囲にわたつて
精度良く検出することができ、例えば燃料噴射式
燃料供給装置において空気流量に応じた適量の燃
料を噴射させることができる等、実用上各種装置
における空気流量検出に好適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す図、第２図ないし
第６図は本発明の実施例を示し、第２図は燃料噴
射式燃料供給装置における空気流量の検出に本発
明を適用した場合の全体概略構成図、第３図はカ
ルマン渦発生柱の縦断面図、第４図はメモリの記
憶内容を示す図、第５図は振幅検出回路の具体的
回路を示す電気回路図、第６図は熱量変化検出セ
ンサの出力波形図である。３……吸気通路（空気通路）、９……カルマン
渦発生柱、１３……熱量変化検出センサ、１８…
…メモリ、１９……演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１空気通路内に配設されたカルマン渦発生柱
と、該カルマン渦発生柱により発生するカルマン
渦を熱量変化として検出する熱量変化検出センサ
と、該熱量変化検出センサの出力の振幅値に対応
して設定された空気密度の補正値を予め記憶した
メモリと、上記熱量変化検出センサの出力を受
け、該出力の周波数と上記メモリから読み出した
該出力の振幅値に対応する補正値とに基いて空気
流量信号を演算出力する演算回路とからなること
を特徴とする空気流量検出装置。