JPS591964B2 - 面積式流量計量装置 - Google Patents

面積式流量計量装置

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JPS591964B2
JPS591964B2 JP51112045A JP11204576A JPS591964B2 JP S591964 B2 JPS591964 B2 JP S591964B2 JP 51112045 A JP51112045 A JP 51112045A JP 11204576 A JP11204576 A JP 11204576A JP S591964 B2 JPS591964 B2 JP S591964B2
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JP
Japan
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valve
pressure
flow rate
chamber
pressure difference
Prior art date
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Expired
Application number
JP51112045A
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English (en)
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JPS5337459A (en
Inventor
嗣人 中関
圭 木全
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体の流量を計量並びに制御する装置に関する
ものである。
一般に、この種流体の流量を計量並びに制御する装置に
は各種のものがあり、広範囲にわたつて使用されている
。
例えば第1図に示すものはフィードバックコントロール
機構付空気流量計量装置の一例であり、内燃機関の燃料
供給装置に使用されているものである。同図に於いて、
1はエンジンの空気吸入管、2はフィードバックコント
ロール機構で、開弁機構3と差圧コントロール用サーボ
機構4を有する。
上記空気吸入管1中には空気絞り弁としての上流弁5と
下流弁6の2つを設け、例えば一方の上流弁5を流量検
出弁として開弁機構3に連結し、他方の下流弁6は流量
調節弁としてアクセルペダルTに接続する。そしてこの
上流弁5の上流側の空気圧をP1とし、上流弁5と下流
弁6とに仕切られた中間室8の空気圧をP2とすると、
その圧力差(P1−P2)を常に一定にすることによつ
て空気流量が上流弁5の開口面積に比例して、流量測定
がその弁の開口面積より可能となる。所謂これが面積式
流量計方式であり、圧力差(P1−P2)は次のフィー
ドバックコントロール機構2にて一定に制御される。即
ち、圧力差(P1−P2)がある一定値から僅かにずれ
た場合、そのずれを検出増幅するのが上記サーボ機構4
であり、サーボ機構4からの出力でもつて上流弁5前後
の圧力のずれに相応して上流弁5を直接に開閉制御して
圧力差(P1−P2)を一定値に是正するのが開弁機構
3である。この開弁機構3は本体内にダイヤフラム9を
スプリング10を介して内装し、このダイヤフラム9の
可動部に上流弁5を連結してなる。次にサーボ機構4は
内装した差圧設定ダイヤフラム11にて仕切られたA室
とB室、そしてダイヤフラム11に連動するバルブ12
の変位により開口面積が変化する可変オリフィス13に
て仕切られたC室とD室を有する。A室とD室とは連通
孔14によつて同圧に連通し、またB室は上流弁5の下
流の中間室8に連通し、そしてC室は開弁機構3個に連
通すると共に絞り15を介して中間室8に連通する。更
にA室とD室は上流弁5の上流側に連通して空気圧はP
1となり、そしてB室のそれはP2となり、圧力差(P
1−P2)のずれはA室とB室を仕切るダイヤフラム1
1の変位として検出される。又、上記圧力差(P7−P
2)は差圧設定スプリング17,18によつて設定され
るものである。即ち、スプリング17,18のバネ圧は
ダイヤフラム11の両面に作用する空気圧P1及びP2
の圧力差によつて生ずる力と均合う様に設定され、19
はバネ圧の微調整を行なうための調整螺子である。スプ
リング17,18に並例に設けられたベローズ16は特
に上流弁(流量検出弁)5の開口面積を重量流量に比例
せしめるために、流入する空気の比重量即ち温度及び圧
力に対して圧力差(P,−P2)の大きさを補正するた
めのもので基準状態の大気と温度・圧力の等しい気体を
密封し、その一端をバルブ12側に離れない様に接せし
め、他端は本体の固定部に固定されている。
上流弁5の開口面積を作動時の大気圧力、大気温度にお
ける空気流量に比例させるときはベローズ16は不要で
ある。次に上記構成による従来の内燃機関用空気重量測
定装置の動作原理を説明する。
いま上流弁5の前後の圧力差(P1−P2)がある所定
値より僅かにずれると、ダイヤフラム11が変位してバ
ルブ12が動き、C−D室間の可変オリフイス13の開
口面積が変化してC室の圧力POはP,とP2との間で
変化する。上記のように圧力差(P1−P2)がずれて
C室の圧力POが変化すると、これに連通した開弁機構
3のダイヤフラム9が変位し、結局ずれ量を是正する方
向に上流弁5が作動する。ところでこの場合、流入空気
の温度・圧力に変化があると、ベローズ16に封入され
た気体の容積が変化しベローズ16からバルブ12を介
してダイヤフラム11に作用している刀が変化する。こ
の変化は流入空気の比重が大きくなつたとき圧力差(P
1−P2)が小さくなる方向におこり、結局上流弁5の
開口面積が重量流量に比例することになる。そして、こ
の開口面積に燃料流量が比例する様に燃料制御機構を結
合すれば吸入空気と燃料の重量比を大気の圧力及び温度
の変化に関係せず一定に保つことが出来る。上記の様に
第1図の装置は空気と燃料の比を一定に保持するのに使
用されるものであるが、流量検出弁5前後の圧力差(P
1−P2)を十分にとる事が出来ない場合には開弁機構
3を駆動させる負圧源であるP,が不足し、流量検出弁
5の正常な動作を得る事が困難である。
本発明は上記の様な圧力差(P1−P2)が十分でない
場合においても、開弁機構3を確実に動作させるための
圧力を補うべく作用する差圧発生弁20を備えたこの種
計量装置を提供するものである。
以下本発明の構成を図面に示す実施例に従つて説明する
。第2図に於いて、差圧発生弁20は流量検出弁5と流
量調節弁6間の中間室8に設けられており、その軸21
は弁20の中心よりずれて位置している。
この差圧発生弁20前後の圧力を夫々P2、P4とする
と、その圧力差(P2−P4)により上記差圧発生弁2
0にはMなる回転モーメントが発生する。この回転モー
メントMはバネ22の力と腕23により生ずるモーメン
ト均合う様に設定されており、バネ22のバネ定数と予
圧力を調節することにより差圧発生弁20の前後の差圧
を適当な値に選択することが可能である。ところで、サ
ーボ機構4のC室は差圧発生弁20と流量調節弁6との
間にオリフイス15を介して連通しており、この点が第
1図に示す従来のサーボ機構4と異なつている。以上の
様に本発明の装置を構成する事により、開弁機構3に作
用するC室の圧力POは圧力差(P,−Pら)の面で変
位して流量検出弁5を制御するようになる。即ち、サー
ボ機構4のダイヤフラム11に作用する圧力はA室とD
室が流量検出弁5上流側の圧力P,であり、B室が流量
検出弁5下流側の圧力P2であるため、ダイヤフラム1
1はP,とP2との圧力変化により変位し、バルブ12
が構成するC−D室間の可変オリフイス13の開口面積
を決定する。従つて、C室の圧力POはD室の圧力P1
とオリフイス15を介して連通するP4との間で変化す
る。ここに於いて、空気吸入管1内の圧力関係を説明す
るとP1〉P2〉Pく〉P3であり、第1図に示す従来
の開弁機構3の作動圧力PO、即ち(P,−P2)に比
べて本発明の場合は(P1−P6)であり、(P2−P
4)の分だけ大となる。これがため、流量検出弁5前後
の圧力差(P,−P2)が小さくとも、開弁機構3は十
分に作動する事ができ、流量検出弁5の正常な作動が可
能である。ところで、上記は差圧発生弁20の前後に於
いて発生する圧力差(P2−P6)をバネ22により設
定する場合について説明したが、これはバネ22の様な
単純なものに限るものではなく、別の手段を応用する事
も可能である。
例えば、バネ22の固定端を制御器に連結して周囲の条
件により差圧発生弁20の圧力差を変化させるようにす
ることも出来るし、又、差圧発生弁20の前後の圧力差
が所定の値になるようにサーボ機構を具備する開弁装置
により制御しても良い。第3図は本発明の第2の実施例
を示したもので、差圧発生弁20を流量検出弁5の上流
側に設けると共に差圧発生弁20の上流側と中間室8を
結ぶバイパス回路24を設け、このバイパス回路24の
途中に於いてベンチユリ一25を装着してサーボ機構4
のC室に連通するオリフイス15を上記ベンチユリ一2
5の最狭部26に結合したものである。
サーボ機構4のA−D室は差圧発生弁20と流量検出弁
5との間に連通され、その圧力は最も上流側の圧力P1
よりも低いPSである。一方、B室は中間室8に連通し
てP2となり、ダイヤフラム11は圧力差(P{−P2
)の変化により変位して、オリフイス13の開口面積を
決定する。ところで、ベンチユリ一25の最狭部26は
空気流速が早く、オリフイス15にて検出される圧力は
P2よりも大きい負圧、いわゆる圧力の小さいP6であ
る。従つてサーボ機構4のC室の圧力Pnは差圧発生弁
20と流量検出弁5間の圧力P(と上記オリフイス15
の圧力P6との圧力差(P{−P6)との間で変化し、
流量検出弁5を制御する。開弁機構3の作動圧力である
圧力差(P{−P6)は従来の装置の流量検出弁5前後
の圧力差(P{−P2)に比べて(P2−P≦)の圧力
降下分だけ大となり、流量検出弁5前後の圧力差(P{
−P2)が小さい時でも、開弁機構3の作動状態を良好
に保つ事が可能である。尚、上記第3図において、バイ
パス回路24を流れる空気の量はベンチユリ一25の最
狭部26の断面積と圧力差(P−P)により決まるが、
(P−P)は小さく(例えば300m71LAq)、ま
た、ベンチユリ一25の最狭部26の断面積も十分小さ
く設計することができる(例えば1.5φ1L7!L)
ので、この空気流量は、エンジンのアイドリング時の空
気流量に比べ少なくすることができる。
また、ノ圧力差(P−P)は一定であり、したがつて、
上記バイパス回路24を流れる流量も一定であるので、
予めこの流量を計測して流量検出弁5による空気流量の
計量値を補正することができる。
第4図は第3の実施例である。
この実施例は差圧発生弁20を流量検出弁5の上流側に
設け、サーボ機構4のバルブ12の連通孔14(第1図
参照)を閉じてA室とD室を独立させている。A室には
流量検出弁5上流側の圧力P{が作用し、D室には差圧
発生弁20の上流側の圧力P1が作用する。他は従来同
様である。サーボ機構4は流量検出弁5前後の圧力差(
P{−P2)を検出して可変オリフイス13の開口面積
を変え、C室の圧力はD室の圧力P1と中間室3の圧力
P2との圧力差(P1−Pi)の間で変化する。この場
合は(P,−P(jの分だけ従来の圧力差に比し増加す
る。従つて前記各実施例と同様の効果を奏することにな
る。以上説明した様にこの発明は流体の流路に上流弁と
下流弁を配し、上流弁(流量検出弁)の前後の圧力差を
流体を用いたフイードバツクコントロール機構によつて
一定値に保ち、上流弁の開口面積から流体の流量を測定
する面積式流量計量装置に置いて、上流弁と下流弁の他
に差圧発生弁を設け、上記三個の弁の最も上流の弁より
上流の圧力と、下流弁の上流側圧力との圧力差を利用し
てフイードバツクコントロール機構に上流弁の開度に対
する制御動作を行なわせ、上流弁前後の圧力差を補正す
るようにしたから、流量検出弁前後の圧力差が十分でな
い場合に於いても開弁機構の作動圧力を確保することが
でき、動作の安定したこの種装置の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のこの種装置の縦断面図、第2図乃至第4
図は本発明の面積式流量計量装置の各実施例を示す縦断
面図である。 1・・・・・・空気吸入管、2・・・・・・フイードバ
ツクコントロール機構、3・・・・・・開弁機構、4・
・・・・・差圧コントロール用サーボ機構、5・・・・
・・上流弁(流量検出弁)、6・・・・・・下流弁(流
量調節弁)、20・・・・・・差圧発生弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流体の流路に上流弁と下流弁を配し、上流弁(流量
    検出弁)の前後の圧力差を流体を用いてフィードバック
    コントロール機構によつて一定値に保ち、上流弁の開口
    面積から流体の流量を測定する面積式流量計量装置に於
    いて、上流弁と下流弁の他に差圧発生弁を設け、上記三
    個の弁の最も上流の弁より上流の圧力と、下流弁の上流
    側圧力との圧力差を利用してフィードバックコントロー
    ル機構に上流弁の開度に対する制御動作を行なわせ、上
    流弁前後の圧力差を補正するようにした事を特徴とする
    面積式流量計量装置。
JP51112045A 1976-09-17 1976-09-17 面積式流量計量装置 Expired JPS591964B2 (ja)

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JPS5337459A JPS5337459A (en) 1978-04-06
JPS591964B2 true JPS591964B2 (ja) 1984-01-14

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