JPS6140052B2 - - Google Patents

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JPS6140052B2
JPS6140052B2 JP53149929A JP14992978A JPS6140052B2 JP S6140052 B2 JPS6140052 B2 JP S6140052B2 JP 53149929 A JP53149929 A JP 53149929A JP 14992978 A JP14992978 A JP 14992978A JP S6140052 B2 JPS6140052 B2 JP S6140052B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸入空気量検出器に関し、
特にカルマン渦センサを用いて吸入空気の質量流
量を検出する装置に関する。
カルマン渦センサは、流体中に設置した柱状の
渦発生体によつて発生するカルマン渦の発生周波
数が流体の流速に比例することを利用したもので
あり、構造が簡単であり、かつ吸気抵抗が少ない
ので、内燃機関の吸入空気量検出器として好適な
ものである。
ただ、カルマン渦センサの検出信号は体積流量
Vに対応した値になるが、内燃機関の吸入空気
量は質量流量QWで検出する必要があるため、密
度補正を行なう必要がある。
従来の質量流量QWを検出する方法としては、
カルマン渦センサと動圧検出器(例えばビトー
管)を用い、カルマン渦センサで体積流量QV
を、動圧検出器で動圧ρQ2 V(ρは空気の密度)
をそれぞれ検出し、演算回路を用いて割算を行な
うことによつて質量流量QW=ρQV=ρQ /Q
算 出していた。
ところが自動車用内燃機関においては、運転状
態に応じて吸入空気量が大幅に変化し、、その変
化範囲が非常に広いため、上記のごとき従来の方
法では測定誤差が大きくなる範囲が生ずるという
問題があつた。
すなわち、カルマン渦センサのカルマン渦の生
成範囲は、流速(レイノルズ数)に依存してお
り、安定な渦列が生成される範囲はレイノルズ数
で3000〜45000程度の範囲であり、その範囲を越
えるに従い渦の不安定性が増加する傾向にある。
ところが自動車用内燃機関の吸入空気量の測定範
囲は、例えば排気量2000c.c.のエンジンで渦発生体
の巾を20mmとした場合に、レイノルズ数接で1200
〜65000程度あるので、測定範囲の両端では測定
亭値が不安定になるおそれがある。また動圧は流
量の2乗に比例するので低流量の範囲では、その
レベルが著しく小さくなり、そのため測定誤差が
大きくなる。このような状態で得られた両者の値
を割算して質量流量を算出した場合には、特に動
圧測定値の誤差が原因となつて高流量域及び低流
量域(特に後者)での誤差が大きくなり、そのた
めエンジン回転が不安定になる。
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであ
り、高流量域から抵流量域までの広範囲にわたつ
て常に安定かつ正確に質量流量を測定することの
出来る吸入空気量検出器を提供することを目的と
する。
上記の目的を達成するため本発明においては、
カルマン渦の放出が安定であり、かつ動圧値も十
分大きな範囲に基準流量を定め、カルマン渦セン
サの出力が上記基準流量を示すときにのみ動圧値
を測定し、その値を基にして密度補正を行なうよ
うに構成していたものである。
以下図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例図である。また第2
図は第1図の回路の信号波形図であり、S1〜S5
第1図の同符号を付した個所の信号波形を示す。
第1図において、1はエンジンの吸気管、2は
吸気管1内に設置されたカルマン渦センサ、3及
び4は吸入空気の流れの方向を示す矢印である。
また5はダイヤフラム6で二つに仕切られた密
閉室であり、吸気管1のカルマン渦センサ2より
上流部及び下流部にそれぞれ設けた導圧孔からパ
イプ7及び8を介して密閉室5に圧力を導入して
いる。そしてカルマン渦センサ2によつて生ずる
圧力差のためにダイヤフラム6に生ずる歪みをダ
イヤフラム6上に取付けた歪ゲージ9によつて検
出する。
上記のカルマン渦センサ2によつて上流部と下
流部との間に生ずる圧力差ΔPはΔP∝ρQ2 V
なる。そして差圧検出回路23は歪ゲージ9の出
力に応じて差圧ΔPに比例した電圧を出力する。
一方、カルマン渦センサ2はカルマン渦の発生
に同期した信号S1を出力し、検出回路10は信号
S1に同期したパルス信号S2を出力する。
次に単安定マルチバイブレータ11は、パルス
信号S2によつてトリガされ、幅の狭い一定幅のパ
ルス信号S3を出力する。
このパルス信号S3を直接に微分回路13へ、ま
たインバータ12を介して微分回路14へ、それ
ぞれ与えることにより、パルス信号S3のパルス幅
だけ位相のずれた二つのパルス信号S4及びS5が得
られる。このパルス信号S5はカウンタ16及び1
7のリセツト信号となり、またパルス信号S4はラ
ツチ回路18及び19のラツチ信号となる。
カウンタ16はクロツク発振器15から与えら
れるクロツクパルスS6を計数し、パルス信号S5
与えられるごとにリセツトされる。またラツチ回
路18は、パルス信号S4が与えられるごとに、カ
ウンタ16の計数値を読み取り、次にパルス信号
S4が与えられるまでのあいだ保持して出力する。
前記のごとくパルス信号S4はパルス信号S5の直前
に出力されるから、結局、ラツチ回路18の出力
は、カルマン渦センサ2の信号S1の一周期のあい
だに出力されたクロツクパルス数、すなわち信号
S1の周期TKに比例した値となる。
カルマン渦センサ2の信号S1の周期TKと体積
流量QVとの関係はQV∝1/Tとなる。上記の一周 期のあいだに計数されたクロツクパルスS6のカウ
ント数をWとすれば、W=T/T∝1/TQの
(ただし TCはクロツクパルスS6の周期)となり、カウン
ト数Wの逆数が体積流量QVに比例することにな
る。
次抜にノアゲート20及びアンドゲート21,
22は一定カウント値(従つて一定流量)を判定
する回路であり、ラツチ回路18の出力が前記の
基準流量に対応した値となつたときアンドゲート
22の出力S7が“1”となる。すなわちカルマン
渦センサ2で検出した体積流量が、カルマン渦が
安定に生じ、かつ差圧も十分に大きな範囲に定め
た基準流量に一致したときにのみアンドゲート2
2の出力S7が“1”となり、他の場合は“0”と
なる。
次にサンプルホールド回路b24は、アンドゲ
ート22の出力S7が“0”から“1”に変化した
とき差圧検出回路23の出力を読み込み、次のに
抜また出力S7が“1”になるときまで、その値を
瞳保持して出力する。したがつてサンプルホール
ド回路24の出力はΔP=ρQ2 Vに比例した値に
なるが、上記のごとく、サンプルホールド回路2
4がサンプリングするのは、体積流量QVが一定
の基準流量のときのみであるから、QVの値は一
定値であり、したがつてΔPの値はそのときの空
気の密度ρに比例した値となる。すなわちサンプ
ルホールド回路24の出力電圧は密度ρに比例し
た値となる。
次に電圧制御発振器25は、サンプルホールド
回路24の出力電圧に比例した周期のパルス信号
S8を出亮力する。すなわち、このパルス信号S8
周期をT1 cとすれば、T1 c=K1ρ(K1は定数)と
なる。
次にカウンタ17は、パルス信号S8をカウント
し、信号S5によつてリセツトされる。またラツチ
回路19は、パルス信号S4が与えられることに、
カウンタ17の計数値を読み取り、次にパルス信
号S4が与えられるまで保持して出力する。したが
つてラツチ回路19の出力は、カルマン渦センサ
2の信号S1の一周期のあいだに出力されたパルス
信号S8の数に対応した値になる。このカウント数
をW1とすれば、W1=T/T〓となる。
一方、TK=K/Q………(1)、T =K1ρ……
(2) (ただしK1,K2は定数)であるから、 W1=K/Q・1/Kρとなり、1/W=KρQ
V=KQW(た だしK=K/Kとなり、カウント数W1の逆数が質量 流量QWに比例することが判る。
したがつてラツチ回路19の出力歴の逆数を求
めれば質量流量QWを検出することが出来る。
なお第1図においては、デイジタル方式の回路
を例示したが、アナログ方式でも同様にQWを求
めことが出来る。
また差圧を求めるには、第1図の例の他に、ベ
ンチユリ、オリフイス、ビトー管等の動圧検出器
を吸気管1内に設け、動圧ρQ2 Vを検出してもよ
い。
以上説明したごとく本発明においては、カルマ
ン渦の発生が安定であり、かつ動圧も検出容易な
流量域においてのみ密度測定を行ない、その値に
よつて密度補正を行なうので、精訳度の高い質量
流質値を得ることが出来る。なお自動車用内燃機
関の吸入空気量は、運転状態に応じて広範囲に、
かつ頻繁に変化するから、基準流量値になる頻度
はかなり多く、高度、気圧、温度等によつて生じ
る密度ρの変化を補正するには十分である。
また通常、空気の密度を算出するには、気温と
大気圧とを測定して演算を行なうが、本発明の場
合には動圧(又は差圧)のみを検出すれば良いの
で、カルマン渦センサと組合せて質量流量を容易
に検出することが出来る。
また動圧や差圧を検出するセンサのダイナミツ
クレンジが極めて狭くても良い(基準流量の点の
みで良い)ので、動圧等の測定が非常に正確、か
つ容易に出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例図、第2図は第1図
の回路の信号波形図である。 符号の説明、1……吸気管、2……カルマン渦
センサ、3,4……空気立流の方向を示す矢印、
5……密閉室、6……ダイヤフラム、7,8……
パイプ、9……歪ゲージ、10……検出回路、1
1……単安定マルチバイブレータ、12……イン
バータ、13,14……微分回路、15……クロ
ツク発振器、16,17……カウンタ、18,1
9……ラツチ回路、20……ノアゲート、21,
22……アンドゲート、23……差圧検出回路、
24……サンプルホールド回路、25……電圧制
御発振器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 内燃機関の吸気系に設けられたカルマン渦セ
    ンサによつて吸入空気量を検出する装置におい
    て、カルマン渦センサの出力の周期又は周波数が
    予め定められた基準値になるごとに第1の信号を
    出力する第1の手段と、吸入空気の動圧又は上記
    吸気系の2点間の差虐圧を検出する第2の手段
    と、上記第1の信号が与えられるごとに上記第2
    の手段の出力をサンプルホールドする第3の手段
    と、該第3の手段の出力に応じてカルマン渦セン
    サの出力に密度補正を行なつた信号を出力する第
    4の手段とを備えた吸入空気量検出器。 2 上記第2の手段は、ダイヤフラムで二つに仕
    切られた密閉室と、吸気系のカルマン渦センサよ
    り上流部と下流部からそれぞれ引き出され、上記
    密閉室の各々に1本ずつ接続された圧力導入用の
    パイプと、上記ダイヤフラムの歪を検出する歪ゲ
    ージとからなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の吸入空気量検出器。 3 上記第4の手段は、上記第3の手段の出力に
    比例した周期のパルス信号を出力する第1の回路
    と、カルマン渦センサの信号の各周期間における
    上記パルス信号のパルス数を計数して出力する第
    2の回路とからなることを特徴著とする特許請求
    の範囲第1項記載の吸入空気量検出器。
JP14992978A 1978-12-06 1978-12-06 Sucked air quantity detector Granted JPS5576916A (en)

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GB (1) GB2036972B (ja)

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