JPH05196483A - 逆流補正式エアフローセンサ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、内燃機関における吸気量を測定
するエアフローセンサ装置に関し、吸気流の逆流を考慮
して正確な吸入空気量の計測を行なえるようにすること
を目的とする。 【構成】 内燃機関の吸気管１に装備されたカルマン渦
式エアフローセンサ装置Ｓにおいて、カルマン渦発生手
段３と、発生したカルマン渦１５を計数する計数手段Ｂ
とをそなえ、上記吸気管１内の逆流状態を検出する逆流
検出手段Ａと、該逆流検出手段Ａの検出信号に基づき上
記計数手段Ｂの出力を補正する補正手段Ｃとを設けるよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関における吸気
量を測定するカルマン渦式のエアフローセンサ装置に関
し、特に、その吸気量を制御すべく装備された制御系に
用いて好適の、逆流補正式エアフローセンサ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関において、例えば吸気量
の制御のために、吸気量を計測するエアフローセンサ装
置をそなえたものがあり、かかる装置の一つに、例えば
図１０，１１の摸式的断面図に示すように構成されたカ
ルマン渦式エアフローセンサ装置Ｓがある。

【０００３】すなわち、エンジンＥにおける吸気管１の
スロットルバルブ２よりも上流側にカルマン渦式エアフ
ローセンサ装置Ｓが設けられており、カルマン渦式エア
フローセンサ装置Ｓは、カルマン渦発生手段としての渦
発生部材（カルマン柱）３と、発生したカルマン渦１５
を計数する計数手段Ｂとをそなえている。計数手段Ｂ
は、カルマン渦１５の通過を検出する超音波センサ４
と、超音波センサ４の検出信号を受けて渦の数を演算す
る図示しないマイクロコンピュータとをそなえている。

【０００４】なお、符号５はエアフィルタを示してい
る。このような構成により、エンジンＥの吸気行程にお
いて吸気が行なわれると、カルマン渦式エアフローセン
サ装置Ｓの渦発生部材３を吸気が通過し、流量に対応し
た数のカルマン渦１５を発生させる。この発生したカル
マン渦１５の数を、計数手段Ｂにおける超音波センサ４
により計数し、図示しないコントローラに計数結果が伝
達される。

【０００５】コントローラは、この計数結果を用いてス
ロットルバルブ２の目標開度をアクチュエータに出力
し、スロットルバルブ２が所望の状態に制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来のカルマン渦式エアフローセンサ装置Ｓでは、スロ
ットルバルブ２が全開である場合や、ロータリーバルブ
方式における吸気行程後半の場合等において、吸気吹き
戻しによる逆流が発生すると、カルマン渦１５を正流と
逆流とで２重，３重に計数してしまい、吸入空気量を誤
って計測してしまう可能性があるという課題が考えられ
る。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、吸気流の逆流を考慮して正確な吸入空気量の
計測を行なえるようにした、、逆流補正式エアフローセ
ンサ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の逆流
補正式エアフローセンサ装置は、内燃機関の吸気管に装
備されたカルマン渦式エアフローセンサ装置において、
カルマン渦発生手段と、発生したカルマン渦を計数する
計数手段とをそなえ、上記吸気管内の逆流状態を検出す
る逆流検出手段と、該逆流検出手段の検出信号に基づき
上記計数手段の出力を補正する補正手段とが設けられて
いることを特徴としている。

【０００９】

【作用】上述の本発明の逆流補正式エアフローセンサ装
置では、カルマン渦発生手段により吸気管内の吸気流に
発生したカルマン渦を計数手段が計数するが、この時、
逆流検出手段により吸気管内の逆流状態が検出される
と、逆流検出手段の検出信号に基づいて補正手段により
計数手段の出力が補正される。

【００１０】

【実施例】以下、図面により、本発明の一実施例として
の逆流補正式エアフローセンサ装置について説明する
と、図１はその要部構成を示す摸式的平断面図、図２は
その要部構成を示す摸式的縦断面図、図３，４はその作
動を示すための摸式図、図５はその計数手段の動作を示
すグラフ、図６はその補正手段の要部構成を示すブロッ
ク図、図７はその変形例の要部構成を示す摸式的平断面
図、図８はその変形例の要部構成を示す摸式的縦断面
図、図９はその変形例の要部構成を示す摸式的側断面図
である。

【００１１】図１，２に示すように、この逆流補正式エ
アフローセンサ装置は、従来のカルマン渦式エアフロー
センサ装置Ｓ（図１０，１１参照）に相当する部材、つ
まり、吸気管１内に設けられたカルマン渦発生手段とし
ての渦発生部材（カルマン柱）３と、その下流側に設け
られた計数手段Ｂの超音波センサ４とをそなえている。

【００１２】そして、超音波センサ４の下流側には、逆
流検出手段Ａが設けられている。この逆流検出手段Ａ
は、次のように構成されている。すなわち、方向板１１
が支柱１３に取り付けられており、支柱１３は吸気管１
内周壁の凹みで形成されたピボット部１０に回動可能に
取り付けられている。方向板１１は、吸気管１の軸線方
向に関し対称に傾斜する一対の傾斜側面１１Ａと、弧状
断面をそなえた凹み後端面１１Ｂとをそなえており、吸
気管１内における流れの方向に対応して、正流時には、
図１中実線で示すように、傾斜側面１１Ａが上流側（渦
発生部材３側）に向かうようになり、逆流が発生する
と、凹み後端面１１Ｂが逆流により力を受けて回転し、
図１中鎖線で示すように、傾斜側面１１Ａが下流側へ向
かうようになっている。

【００１３】そして、支柱１３の上端部は吸気管１を貫
通して吸気管１外へ延在し、貫通した上端部にはスリッ
ト円板６が固着されており、スリット円板６は、方向板
１１の回転に伴い正流時と逆流時との変化に対応してほ
ぼ１８０°の回転を行なうようになっている。また、ス
リット円板６には、方向板１１の凹み後端面１１Ｂに対
応する側において、ほぼ半円にわたり弧状のスリット穴
８が形成されている。

【００１４】さらに、吸気管１の外周面にフォトインタ
ラプタ７が固着されており、フォトインタラプタ７はス
リット円板６を上下から挟むようにしてその感光部をス
リット穴８に対向するように配設され、スリット円板６
の回転により、スリット穴８を通じてフォトインタラプ
タ７が感光する状態と、スリット円板６により遮られて
フォトインタラプタ７が感光しない状態とが実現するよ
うになっている。

【００１５】したがって、吸気管１の正流時にフォトイ
ンタラプタ７の正電圧出力が出力され、逆流時にフォト
インタラプタ７の正電圧出力が停止されるようになって
いる。なお、支柱１３は、押さえ板９によりその位置を
所要の状態に保持されるようになっている。

【００１６】このように構成された逆流検出手段Ａによ
り、逆流状態が検出されるが、この検出に基づき計数手
段Ｂの計数結果を補正する補正手段Ｃは次のように構成
されている。すなわち、図６に示すように、補正手段Ｃ
はＡＮＤ回路１４をそなえており、ＡＮＤ回路１４に
は、計数手段Ｂにおける超音波センサ４の出力信号
（ａ）が入力されるとともに、逆流検出手段Ａにおける
フォトインタラプタ７の出力信号（ｂ）が入力されるよ
うになっており、フォトインタラプタ７から正電圧出力
が出力される吸気管１の正流時に超音波センサ４の出力
信号が有効になり、フォトインタラプタ７からの正電圧
出力が停止される吸気管１の逆流時に超音波センサ４の
出力信号が無効になるように構成されている。

【００１７】本発明の一実施例としての逆流補正式エア
フローセンサ装置は上述のように構成されるので、吸気
管１内の流れが正流であるときには、図３に示すように
方向板１１がその傾斜側面１１Ａを渦発生部材３側へ向
かわせるように回転し、これに伴って、スリット円板６
も回転して、そのスリット穴８がフォトインタラプタ７
に対向する位置となるように変位する。

【００１８】これにより、逆流検出手段Ａにおけるフォ
トインタラプタ７は感光状態となり、図５の信号（ｂ）
に示すように正電圧を発生して、この正電圧が補正手段
Ｃへ入力される。したがって、補正手段ＣのＡＮＤ回路
１４には、正電圧が入力される。一方、計数手段Ｂにお
ける超音波センサ４は、図５の信号（ａ）に示すよう
に、渦発生部材３により発生したカルマン渦１５が通過
する度に正電圧を発生し、この信号（ａ）が補正手段Ｃ
のＡＮＤ回路１４へ入力される。

【００１９】これにより、補正手段ＣのＡＮＤ回路１４
からは、図５の信号（ｃ）に示すように、計数手段Ｂに
おけるフォトインタラプタ７からの出力信号がそのまま
出力され、コントローラに入力されて、従来と同様の吸
気制御がコントローラによるスロットルバルブ２の所要
の駆動により行なわれる。一方、吸気管１内に逆流が発
生した場合には、逆流検出手段Ａにおいて方向板１１の
凹み後端面１１Ｂが逆流を受け、方向板１１が回転して
その傾斜側面１１Ａが吸気弁側（下流側）に向かうよう
になる。

【００２０】これに伴って、スリット円板６も回転し
て、そのスリット穴８が、フォトインタラプタ７に対向
する位置から、フォトインタラプタ７のない位置となる
ように変位する。これにより、逆流検出手段Ａにおける
フォトインタラプタ７は遮光状態となり、図５の信号
（ｂ）に示すように正電圧の発生を停止して、この電圧
ゼロ状態が補正手段Ｃへ入力される。

【００２１】したがって、補正手段ＣのＡＮＤ回路１４
には、ゼロ電圧が入力される。一方、計数手段Ｂにおけ
る超音波センサ４は、図５の信号（ａ）に示すように、
渦発生部材３により発生したカルマン渦１５および逆流
により発生した渦等が通過する度に正電圧を発生し、こ
の信号（ａ）が補正手段ＣのＡＮＤ回路１４へ入力され
る。

【００２２】これにより、補正手段ＣのＡＮＤ回路１４
からは、図５の信号（ｃ）に示すように、計数手段Ｂに
おけるフォトインタラプタ７からの出力信号は出力され
ず、ゼロ電圧が出力されてコントローラに入力され、吸
気制御は正流状態（逆流が発生する直前の状態）に保持
される。そして、方向板１１が正流により回転して正流
状態に戻ると、補正手段ＣのＡＮＤ回路１４からは、再
び計数手段Ｂにおける超音波センサ４の出力がそのまま
出力され、従来と同様の吸気制御がコントローラによる
スロットルバルブ２の所要の駆動により行なわれる。

【００２３】このようにして、逆流が発生しても、その
悪影響を受けること無く、カルマン渦式エアフローセン
サ装置による吸気制御が適確に行なわれるようになる。
ところで、図７，８に示すような変形例も考えられる。
この変形例では、方向板１１′が吸気流を遮る受圧面１
１′Ａをそなえたアングル型の板部材で構成され、この
方向板１１′がガイド９′で案内されながら吸気管１の
流れ方向（軸線方向）にスライドできるようになってい
る。そして、吸気管１の正流時に受圧面１１′Ａが正流
を受けて図中左方へ駆動され、吸気管１の逆流時には逆
方向へ受圧して図中右方へ駆動されるようになってい
る。

【００２４】この方向板１１′の上下端はフォトインタ
ラプタ７′の感光部に対向しうる平面部６′をそなえて
おり、方向板１１′が吸気管１の逆流時に図中右方へ移
動したとき、方向板１１′上下端の平面部がフォトイン
タラプタ７′の感光部を遮り、吸気管１の逆流状態が検
出されるようになっている。このような構成により、図
７，８に示す変形例においては、正流時に方向板１１′
の受圧面１１′Ａが下流方向へ受圧するため、方向板１
１′が二点鎖線で示す下流側にあり、フォトインタラプ
タ７′は、方向板１１′の上下端平面部に対向せず、感
光状態になる。

【００２５】これにより、フォトインタラプタ７′は上
記の実施例と同様に正電圧を出力する。また、逆流時に
は方向板１１′の受圧面１１′Ａが上流方向へ受圧する
ため、方向板１１′が上流方向へスライドし実線で示す
状態となって、方向板１１′の上下端平面部がフォトイ
ンタラプタ７′と対向するようになる。

【００２６】これにより、フォトインタラプタ７′は遮
光状態となって、フォトインタラプタ７′からは上記の
実施例と同様ゼロ電圧が出力される。このようにして、
上記の実施例とほぼ同様の制御作動が行なわれる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の逆流補正
式エアフローセンサ装置によれば、内燃機関の吸気管に
装備されたカルマン渦式エアフローセンサ装置におい
て、カルマン渦発生手段と、発生したカルマン渦を計数
する計数手段とをそなえ、上記吸気管内の逆流状態を検
出する逆流検出手段と、該逆流検出手段の検出信号に基
づき上記計数手段の出力を補正する補正手段とが設けら
れるという構成により、吸気管内に逆流が発生しても、
その悪影響を受けること無く、カルマン渦式エアフロー
センサ装置による吸気制御が適確に行なわれるようにな
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の要部構成を示す摸式的平断面図である。

【図２】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の要部構成を示す摸式的縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の作動を示すための摸式図である。

【図４】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の作動を示すための摸式図である。

【図５】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の計数手段の動作を示すグラフである。

【図６】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の補正手段の要部構成を示すブロック図で
ある。

【図７】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の変形例の要部構成を示す摸式的平断面図
である。

【図８】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の変形例の要部構成を示す摸式的縦断面図
である。

【図９】本発明の一実施例としての逆流補正式エアフロ
ーセンサ装置の変形例の要部構成を示す摸式的側断面図
である。

【図１０】従来のカルマン渦式エアフローセンサ装置を
そなえた吸気系の摸式的断面図である。

【図１１】従来のカルマン渦式エアフローセンサ装置を
示す摸式的図である。

【符号の説明】

１ 吸気管 ２ スロットルバルブ ３ カルマン渦発生手段としての渦発生部材（カルマン
柱） ４ 超音波センサ ５ エアフィルタ ６ スリット円板 ６′ 平面部 ７，７′フォトインタラプタ ８ スリット穴 ９ 押さえ板 ９′ ガイド １０ ピボット部 １１，１１′方向板 １１Ａ 傾斜側面 １１′Ａ 受圧面 １１Ｂ 凹み後端面 １３ 支柱 １４ ＡＮＤ回路 １５ カルマン渦 Ａ 逆流検出手段 Ｂ 計数手段 Ｃ 補正手段 Ｓ カルマン渦式エアフローセンサ装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気管に装備されたカルマン
   渦式エアフローセンサ装置において、カルマン渦発生手
   段と、発生したカルマン渦を計数する計数手段とをそな
   え、上記吸気管内の逆流状態を検出する逆流検出手段
   と、該逆流検出手段の検出信号に基づき上記計数手段の
   出力を補正する補正手段とが設けられていることを特徴
   とする、逆流補正式エアフローセンサ装置。