JPS6261889B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6261889B2 JPS6261889B2 JP9166082A JP9166082A JPS6261889B2 JP S6261889 B2 JPS6261889 B2 JP S6261889B2 JP 9166082 A JP9166082 A JP 9166082A JP 9166082 A JP9166082 A JP 9166082A JP S6261889 B2 JPS6261889 B2 JP S6261889B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- intake air
- vortex
- mass flow
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
- G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の吸入空気量、特に吸入空気
の質量流量を測定する渦流量計に関するものであ
る。
の質量流量を測定する渦流量計に関するものであ
る。
一般に、内燃機関の吸入空気量を測定し、これ
に基いて内燃機関を制御することが行われてお
り、又吸入空気量の測定には渦流量計が用いられ
ている。この渦流量計としてはカルマン渦式のも
のとスワール渦式のものとが自動車用空気流量計
として実用化されており、いずれも吸入空気の流
量又は流速にほぼ比例した周波数信号を出力す
る。これらの渦流量計はその周波数信号が広い流
量範囲で流速との比例定数が一定なため、流量計
測の精度が良好でかつ流速の過渡変化に追随する
応答性も非常に速いという特長を有しているが、
その反面体積流量計であるために質量流量は計測
できない欠点がある。
に基いて内燃機関を制御することが行われてお
り、又吸入空気量の測定には渦流量計が用いられ
ている。この渦流量計としてはカルマン渦式のも
のとスワール渦式のものとが自動車用空気流量計
として実用化されており、いずれも吸入空気の流
量又は流速にほぼ比例した周波数信号を出力す
る。これらの渦流量計はその周波数信号が広い流
量範囲で流速との比例定数が一定なため、流量計
測の精度が良好でかつ流速の過渡変化に追随する
応答性も非常に速いという特長を有しているが、
その反面体積流量計であるために質量流量は計測
できない欠点がある。
例えば自動車の内燃機関の燃料噴射装置は内燃
機関の吸入空気の質量流量に比例した燃料量を噴
射する必要があり、この燃料量を演算制御する制
御装置としては渦流量計の周波数出力に温度変化
に伴う密度補正と圧力変化に伴う密度補正を行う
必要がある。この場合、温度を測定する温度セン
サにはサーミスタのように高精度で安価なものが
容易に得られるが、圧力を測定する圧力センサに
は高価なものしか得られず、容易に利用できない
という欠点があつた。
機関の吸入空気の質量流量に比例した燃料量を噴
射する必要があり、この燃料量を演算制御する制
御装置としては渦流量計の周波数出力に温度変化
に伴う密度補正と圧力変化に伴う密度補正を行う
必要がある。この場合、温度を測定する温度セン
サにはサーミスタのように高精度で安価なものが
容易に得られるが、圧力を測定する圧力センサに
は高価なものしか得られず、容易に利用できない
という欠点があつた。
本発明は上記の点を考慮して成されたものであ
り、高価な圧力センサを用いることなく、内燃機
関の吸入空気の質量流量を安価にかつ精度良く測
定することができる渦流量計を提供することを目
的とする。
り、高価な圧力センサを用いることなく、内燃機
関の吸入空気の質量流量を安価にかつ精度良く測
定することができる渦流量計を提供することを目
的とする。
以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
第１図において、１は内燃機関の吸入空気通路、
２は吸入空気通路１内に設けられた渦発生体、
３，４は吸入空気通路１内において渦発生体２の
後流側の両側に設けられた一対の熱線（感熱素
子）、５〜１０は抵抗、１１，１２は演算増幅
器、３１は抵抗６と並列に接続されたサーミスタ
から成る感熱素子、３２は抵抗９と並列に接続さ
れたサーミスタから成る感熱素子である。熱線３
は抵抗５〜７、演算増幅器１１および感熱素子３
１とともにブリツジ回路を構成し、熱線３と吸入
空気との温度差がほぼ一定となるように定温度差
制御される。又、熱線４も抵抗８〜１０、演算増
幅器１２および感熱素子３２とともにブリツジ回
路を構成し、熱線４と吸入空気との温度差がほぼ
一定となるように定温度差制御される。この熱線
３，４の制御電圧を夫々V1，V2とする。又、１
３，１４，２２はコンデンサ、１５〜２０は抵
抗、２１は演算増幅器で、これらにより差信号増
幅回路を構成し、制御電圧V1，V2はこの差信号
増幅回路を経て差信号V3となる。２３は波形整
形回路で、差信号V3は波形整形回路２３により
矩形波に整形され、周波数出力V4として出力端
子２７から出力される。又、制御電圧V1，V2は
加算抵抗２４〜２６により加算され、アナログ電
圧出力V5として出力端子２８から出力される。
又、３３は吸入空気通路１内に設けられたサーミ
スタから成る感熱素子で、吸入空気温度に対応し
た出力信号を出力端子２９から出力する。各出力
端子２７〜２９はマイクロコンピユータに接続さ
れる。
第１図において、１は内燃機関の吸入空気通路、
２は吸入空気通路１内に設けられた渦発生体、
３，４は吸入空気通路１内において渦発生体２の
後流側の両側に設けられた一対の熱線（感熱素
子）、５〜１０は抵抗、１１，１２は演算増幅
器、３１は抵抗６と並列に接続されたサーミスタ
から成る感熱素子、３２は抵抗９と並列に接続さ
れたサーミスタから成る感熱素子である。熱線３
は抵抗５〜７、演算増幅器１１および感熱素子３
１とともにブリツジ回路を構成し、熱線３と吸入
空気との温度差がほぼ一定となるように定温度差
制御される。又、熱線４も抵抗８〜１０、演算増
幅器１２および感熱素子３２とともにブリツジ回
路を構成し、熱線４と吸入空気との温度差がほぼ
一定となるように定温度差制御される。この熱線
３，４の制御電圧を夫々V1，V2とする。又、１
３，１４，２２はコンデンサ、１５〜２０は抵
抗、２１は演算増幅器で、これらにより差信号増
幅回路を構成し、制御電圧V1，V2はこの差信号
増幅回路を経て差信号V3となる。２３は波形整
形回路で、差信号V3は波形整形回路２３により
矩形波に整形され、周波数出力V4として出力端
子２７から出力される。又、制御電圧V1，V2は
加算抵抗２４〜２６により加算され、アナログ電
圧出力V5として出力端子２８から出力される。
又、３３は吸入空気通路１内に設けられたサーミ
スタから成る感熱素子で、吸入空気温度に対応し
た出力信号を出力端子２９から出力する。各出力
端子２７〜２９はマイクロコンピユータに接続さ
れる。
次に上記装置の動作を第２図に示した波形図を
用いて説明する。まず、吸入空気通路１内に空気
が吸入されると渦発生体２の後流には左右対称で
規則的なカルマン渦列が発生する。熱線３，４は
吸入空気の平均流速により冷却されるとともにこ
のカルマン渦列により規則的にかつ交互に高い渦
の発生周波数により冷却される。この熱線３，４
を吸入空気温度と一定温度差に保つための制御電
圧V1，V2は第２図Ａ，Ｂに示したように吸入空
気の平均流速に対応した成分1，Ｖ２とカルマ
ン渦列による流速変化に対応した成分△V1，△
V2とから成る。この△V1と△V2はカルマン渦列
が交互に発生するために極性が反対となり、差信
号増幅回路を介して得られる差信号V3はK1（△
V1−△V2）から得られ、第２図Ｃに示すようにな
る。ただし、K1は比例定数である。差信号V3は
波形整形回路２３により波形整形され、第２図Ｄ
に示すような矩形波の周波数出力V4となる。こ
の周波数出力V4と吸入空気の流速との比率はほ
ぼ一定であり、これは単位時間当りの吸入空気の
体積流量と周波数出力V4とが正比例することを
意味する。そこで、周波数出力V4を測定すれ
ば、吸入空気の体積流量を求めることができる。
用いて説明する。まず、吸入空気通路１内に空気
が吸入されると渦発生体２の後流には左右対称で
規則的なカルマン渦列が発生する。熱線３，４は
吸入空気の平均流速により冷却されるとともにこ
のカルマン渦列により規則的にかつ交互に高い渦
の発生周波数により冷却される。この熱線３，４
を吸入空気温度と一定温度差に保つための制御電
圧V1，V2は第２図Ａ，Ｂに示したように吸入空
気の平均流速に対応した成分1，Ｖ２とカルマ
ン渦列による流速変化に対応した成分△V1，△
V2とから成る。この△V1と△V2はカルマン渦列
が交互に発生するために極性が反対となり、差信
号増幅回路を介して得られる差信号V3はK1（△
V1−△V2）から得られ、第２図Ｃに示すようにな
る。ただし、K1は比例定数である。差信号V3は
波形整形回路２３により波形整形され、第２図Ｄ
に示すような矩形波の周波数出力V4となる。こ
の周波数出力V4と吸入空気の流速との比率はほ
ぼ一定であり、これは単位時間当りの吸入空気の
体積流量と周波数出力V4とが正比例することを
意味する。そこで、周波数出力V4を測定すれ
ば、吸入空気の体積流量を求めることができる。
次に1と2は各熱線３，４の温度と吸入空気
温度との温度差がほぼ一定であれば1＝2＝（ａ
＋bU〓）〓となり、平均質量流量Ｕ（Kg／hr）
の関数となる。ただし、ａ、ｂは定数である。従
つて、制御電圧V1とV2を加算抵抗２４〜２６を
介して加算すると逆極性の△V1と△V2は相殺さ
れるためV5＝K2（1＋2）＝K3 1＝K3 2とな
り、第２図Ｅに示すような質量流量Ｕの関数であ
るアナログ出力電圧V5が得られる。このアナロ
グ出力電圧V5と質量流量Ｕとの関数関係から逆
算して質量流量Ｕが求まる。即ち、V5＝（ａ＋bU
〓）〓から、Ｕ＝（Ｖ５ ２−ａ／ｂ）２となる。
温度との温度差がほぼ一定であれば1＝2＝（ａ
＋bU〓）〓となり、平均質量流量Ｕ（Kg／hr）
の関数となる。ただし、ａ、ｂは定数である。従
つて、制御電圧V1とV2を加算抵抗２４〜２６を
介して加算すると逆極性の△V1と△V2は相殺さ
れるためV5＝K2（1＋2）＝K3 1＝K3 2とな
り、第２図Ｅに示すような質量流量Ｕの関数であ
るアナログ出力電圧V5が得られる。このアナロ
グ出力電圧V5と質量流量Ｕとの関数関係から逆
算して質量流量Ｕが求まる。即ち、V5＝（ａ＋bU
〓）〓から、Ｕ＝（Ｖ５ ２−ａ／ｂ）２となる。
ここで、理想気体1grの体積をＶ、絶対圧力を
Ｐ、分子量をＭ、絶対温度をＴ、定数をＲとする
と、PV＝Ｒ／Ｍ・Ｔが成立し、Ｖ＝Ｒ／Ｍ・Ｔ／Ｐと表
わされ る。即ち、同一重量の気体の体積は絶対温度Ｔに
比例し、絶対圧力Ｐに反比例する。このため、体
積流量と絶対温度と絶対圧力とが判明すれば、そ
の気体の質量流量も判明することになる。即ち、
体積流量ＱV＝KUＴ／Ｐ（Ｋは定数）の関係から質量 流量が得られる。上記の渦流量計においては、吸
入空気の体積流量に対応した周波数出力V4、質
量流量Ｕに対応したアナログ出力V5（＝（ａ＋bU
〓）〓）および吸入空気の温度に対応した出力を
夫々出力端子２７〜２９から得ており、大気圧Ｐ
が一定であれば、出力端子２７から得られる吸入
空気の体積流量を出力端子２９から得られる吸入
空気の温度で補正して得られる空気流量情報と出
力端子２８の出力から演算して得られる吸入空気
の質量流量情報とは常に一致することとなる。逆
にこの二つの情報の値が相違する場合には、圧力
が大きく変化している場合と考えられる。このた
め、前記空気流量情報を前記質量流量情報と比較
し、その差の程度に応じて前記空気流量情報を補
正するようにすれば圧力センサがなくても渦流量
計の出力から吸入空気の質量流量を得ることがで
きる。各出力端子２７〜２９は機関の制御回路を
構成するマイクロコンピユータに接続されている
ので、空気流量情報の演算、アナログ出力V5か
ら質量流量を算出る演算、空気流量情報と質量流
量情報との比較演算、この比較演算の結果に応じ
て空気流量情報を質量流量に対応するように補正
する演算等はこのマイクロコンピユータにより行
われる。
Ｐ、分子量をＭ、絶対温度をＴ、定数をＲとする
と、PV＝Ｒ／Ｍ・Ｔが成立し、Ｖ＝Ｒ／Ｍ・Ｔ／Ｐと表
わされ る。即ち、同一重量の気体の体積は絶対温度Ｔに
比例し、絶対圧力Ｐに反比例する。このため、体
積流量と絶対温度と絶対圧力とが判明すれば、そ
の気体の質量流量も判明することになる。即ち、
体積流量ＱV＝KUＴ／Ｐ（Ｋは定数）の関係から質量 流量が得られる。上記の渦流量計においては、吸
入空気の体積流量に対応した周波数出力V4、質
量流量Ｕに対応したアナログ出力V5（＝（ａ＋bU
〓）〓）および吸入空気の温度に対応した出力を
夫々出力端子２７〜２９から得ており、大気圧Ｐ
が一定であれば、出力端子２７から得られる吸入
空気の体積流量を出力端子２９から得られる吸入
空気の温度で補正して得られる空気流量情報と出
力端子２８の出力から演算して得られる吸入空気
の質量流量情報とは常に一致することとなる。逆
にこの二つの情報の値が相違する場合には、圧力
が大きく変化している場合と考えられる。このた
め、前記空気流量情報を前記質量流量情報と比較
し、その差の程度に応じて前記空気流量情報を補
正するようにすれば圧力センサがなくても渦流量
計の出力から吸入空気の質量流量を得ることがで
きる。各出力端子２７〜２９は機関の制御回路を
構成するマイクロコンピユータに接続されている
ので、空気流量情報の演算、アナログ出力V5か
ら質量流量を算出る演算、空気流量情報と質量流
量情報との比較演算、この比較演算の結果に応じ
て空気流量情報を質量流量に対応するように補正
する演算等はこのマイクロコンピユータにより行
われる。
前記の空気流量情報は渦流量計の周波数出力よ
り直接演算されたものであるから、渦流量計の有
する優れた特長、即ち経時変化が少く、広い流量
範囲で流量精度が高く、かつ応答性に優れている
性質はそのまま保持されており、渦流量計が体積
流量計である事に由来する欠点も上記補正演算を
行うことにより除去される。又、このようにして
得られた機関の吸入空気の質量流量に基いて機関
の燃料供給を制御するようにすれば、制御装置は
安価で精度の高いものが得られ、高価な圧力セン
サを用いる必用はない。例えば内燃機関に供給す
る燃料噴射パルスを規定時間のパルス幅を持つた
周波数信号のパルス列とし、パルス列の周波数は
出力V4の周波数に比例させる。又、パルスの幅
は質量流量に比例させて増減させる。このように
することにより、単位時間当りの燃料噴射量は、
質量流量に比例した量に補正される。
り直接演算されたものであるから、渦流量計の有
する優れた特長、即ち経時変化が少く、広い流量
範囲で流量精度が高く、かつ応答性に優れている
性質はそのまま保持されており、渦流量計が体積
流量計である事に由来する欠点も上記補正演算を
行うことにより除去される。又、このようにして
得られた機関の吸入空気の質量流量に基いて機関
の燃料供給を制御するようにすれば、制御装置は
安価で精度の高いものが得られ、高価な圧力セン
サを用いる必用はない。例えば内燃機関に供給す
る燃料噴射パルスを規定時間のパルス幅を持つた
周波数信号のパルス列とし、パルス列の周波数は
出力V4の周波数に比例させる。又、パルスの幅
は質量流量に比例させて増減させる。このように
することにより、単位時間当りの燃料噴射量は、
質量流量に比例した量に補正される。
尚、上記実施例では空気流量情報を質量流量情
報により補正して正しい質量流量を得るようにし
たが、逆にこの二つの情報の差から吸入空気の圧
力の情報を検出することもできる。又、空気流量
情報を演算する際には吸入空気の温度の情報を用
いたが、精度があまり必要でない場合には吸入空
気温度の情報を省略することができる。さらに、
上記実施例では二本の熱線を用いるとともにカル
マン渦を検出する場合について述べたが、一本の
熱線を用いた場合やスワール渦検出の場合でも同
様に実施できる。
報により補正して正しい質量流量を得るようにし
たが、逆にこの二つの情報の差から吸入空気の圧
力の情報を検出することもできる。又、空気流量
情報を演算する際には吸入空気の温度の情報を用
いたが、精度があまり必要でない場合には吸入空
気温度の情報を省略することができる。さらに、
上記実施例では二本の熱線を用いるとともにカル
マン渦を検出する場合について述べたが、一本の
熱線を用いた場合やスワール渦検出の場合でも同
様に実施できる。
以上のように本発明においては、吸入空気の流
速の変化を渦発生体および感熱素子を介して電気
信号に変換し、この電気信号から吸入空気の体積
流量に対応した空気流量情報と吸入空気の質量流
量に対応した質量流量情報とを得、この二つの情
報の差に応じて空気流量情報を質量流量に対応す
るように補正することにより吸入空気の質量流量
を測定している。このため、高価な圧力センサを
用いることなく吸入空気の質量流量を安価でかつ
精確に測定することができる。又、この渦流量計
を内燃機関の制御に用いれば、安価で精確な制御
装置が得られる。
速の変化を渦発生体および感熱素子を介して電気
信号に変換し、この電気信号から吸入空気の体積
流量に対応した空気流量情報と吸入空気の質量流
量に対応した質量流量情報とを得、この二つの情
報の差に応じて空気流量情報を質量流量に対応す
るように補正することにより吸入空気の質量流量
を測定している。このため、高価な圧力センサを
用いることなく吸入空気の質量流量を安価でかつ
精確に測定することができる。又、この渦流量計
を内燃機関の制御に用いれば、安価で精確な制御
装置が得られる。
第１図は本発明に係る渦流量計の構成図、第２
図は本発明に係る渦流量計の各部の電圧波形図。 １……吸入空気通路、２……渦発生体、３，４
……熱線（感熱素子）、１１，１２，２１……演
算増幅器、２７〜２９……出力端子。
図は本発明に係る渦流量計の各部の電圧波形図。 １……吸入空気通路、２……渦発生体、３，４
……熱線（感熱素子）、１１，１２，２１……演
算増幅器、２７〜２９……出力端子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の吸入空気量を測定する渦流量計に
おいて、吸入空気の流速の変化を渦の変化に変換
する渦発生体と、吸入空気の流速の変化および渦
の変化を電気信号の変化に変換する感熱素子と、
この電気信号から吸入空気の体積流量に対応した
信号を得る手段と、前記電気信号から吸入空気の
質量流量に対応した信号を得る手段とを備え、体
積流量に対応した信号から得られた空気流量情報
と質量流量に対応した信号から得られた質量流量
情報とを比較し、その差に応じて空気流量情報を
質量流量に対応するように補正するようにしたこ
とを特徴とする渦流量計。 ２ 吸入空気の温度を検出する手段を設け、前記
空気流量情報をこの温度検出信号と前記体積流量
に対応した信号とから得るようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の渦流量計。 ３ 前記空気流量情報と前記質量流量情報との差
から吸入空気の圧力を検出するようにした特許請
求の範囲第１項記載の渦流量計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166082A JPS58206922A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 渦流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9166082A JPS58206922A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 渦流量計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58206922A JPS58206922A (ja) | 1983-12-02 |
| JPS6261889B2 true JPS6261889B2 (ja) | 1987-12-23 |
Family
ID=14032644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9166082A Granted JPS58206922A (ja) | 1982-05-27 | 1982-05-27 | 渦流量計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58206922A (ja) |
-
1982
- 1982-05-27 JP JP9166082A patent/JPS58206922A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58206922A (ja) | 1983-12-02 |
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