JP3211317B2 - 混合ガスの計測方法及び装置 - Google Patents
混合ガスの計測方法及び装置Info
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- JP3211317B2 JP3211317B2 JP34714591A JP34714591A JP3211317B2 JP 3211317 B2 JP3211317 B2 JP 3211317B2 JP 34714591 A JP34714591 A JP 34714591A JP 34714591 A JP34714591 A JP 34714591A JP 3211317 B2 JP3211317 B2 JP 3211317B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、単一組成ガスを含有
した混合ガスの流量、又は組成比が既知の複数組成ガス
を含有した混合ガスの流量と、含有されるガスの濃度と
を同時に計測できるようにした混合ガスの計測方法及び
装置に関するものであって、例えば内燃機関において燃
料蒸発ガスを吸気系に導入する際に燃料蒸発ガスの流量
と炭化水素ガスの濃度とを同時に計測する計測方法及び
装置に関するものである。
した混合ガスの流量、又は組成比が既知の複数組成ガス
を含有した混合ガスの流量と、含有されるガスの濃度と
を同時に計測できるようにした混合ガスの計測方法及び
装置に関するものであって、例えば内燃機関において燃
料蒸発ガスを吸気系に導入する際に燃料蒸発ガスの流量
と炭化水素ガスの濃度とを同時に計測する計測方法及び
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車等の内燃機関において
は、大気汚染を防止するために、燃料タンクや気化器の
フロート室に発生した燃料蒸発ガスが大気中に排出され
ることを回避するようになっている。このため、一般に
はチャコールキャニスタのような燃料蒸発ガス吸着装置
が用いられている。このチャコールキャニスタは燃料蒸
発ガスを一旦吸着保持し、同ガスを機関運転中に吸気通
路内に放出する。そのために、機関の吸入空気量に応じ
てインジェクタからの燃料噴射量を制御して、適切な空
燃比を得るように構成されている内燃機関においては、
キャニスタから放出される燃料蒸発ガスにより、空燃比
に狂いを生じてエミッションの悪化を招くことがあっ
た。すなわち、燃料蒸発ガスの流量や同ガス中の炭化水
素ガス濃度は燃温、運転状態等の種々の要因により複雑
に変化し、空燃比を乱れさせる。
は、大気汚染を防止するために、燃料タンクや気化器の
フロート室に発生した燃料蒸発ガスが大気中に排出され
ることを回避するようになっている。このため、一般に
はチャコールキャニスタのような燃料蒸発ガス吸着装置
が用いられている。このチャコールキャニスタは燃料蒸
発ガスを一旦吸着保持し、同ガスを機関運転中に吸気通
路内に放出する。そのために、機関の吸入空気量に応じ
てインジェクタからの燃料噴射量を制御して、適切な空
燃比を得るように構成されている内燃機関においては、
キャニスタから放出される燃料蒸発ガスにより、空燃比
に狂いを生じてエミッションの悪化を招くことがあっ
た。すなわち、燃料蒸発ガスの流量や同ガス中の炭化水
素ガス濃度は燃温、運転状態等の種々の要因により複雑
に変化し、空燃比を乱れさせる。
【０００３】このような問題点の解決策として、特開昭
６２−２０６６９号公報の燃料蒸発ガス排出抑止装置が
提案されている。同装置は、吸入空気量、スロットル弁
開度、排気ガス中の残存酸素濃度等を検出して内燃機関
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の
運転状態に応じて前記燃料蒸発ガス通路の通路面積を可
変に制御する可変制御手段とを有している。
６２−２０６６９号公報の燃料蒸発ガス排出抑止装置が
提案されている。同装置は、吸入空気量、スロットル弁
開度、排気ガス中の残存酸素濃度等を検出して内燃機関
の運転状態を検出する運転状態検出手段と、内燃機関の
運転状態に応じて前記燃料蒸発ガス通路の通路面積を可
変に制御する可変制御手段とを有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置においては、可変制御手段としての比例制御弁の開度
が、インジェクタの燃料噴射量にのみ対応して制御され
るものであり、この装置においてはキャニスタから放出
される燃料蒸発ガス中の炭化水素ガス濃度や、燃料蒸発
ガスの流量を検出することは不可能であった。従って、
それらの濃度等の要因が比例制御弁の開度に反映される
ものではなかった。このため、炭化水素ガス濃度等のレ
ベルが特定の領域では空燃比を正常を保ち得るが、それ
を外れる領域では、空燃比に異常をきたすという問題を
依然として解決し得なかった。
置においては、可変制御手段としての比例制御弁の開度
が、インジェクタの燃料噴射量にのみ対応して制御され
るものであり、この装置においてはキャニスタから放出
される燃料蒸発ガス中の炭化水素ガス濃度や、燃料蒸発
ガスの流量を検出することは不可能であった。従って、
それらの濃度等の要因が比例制御弁の開度に反映される
ものではなかった。このため、炭化水素ガス濃度等のレ
ベルが特定の領域では空燃比を正常を保ち得るが、それ
を外れる領域では、空燃比に異常をきたすという問題を
依然として解決し得なかった。
【０００５】この発明は、以上のような問題点に着目し
てなされたものであって、その目的とするところは、燃
料蒸発ガス等の混合ガスの流量と同ガスに含有されるガ
スの濃度とを計測し得る計測方法及び装置を提供するこ
とにある。
てなされたものであって、その目的とするところは、燃
料蒸発ガス等の混合ガスの流量と同ガスに含有されるガ
スの濃度とを計測し得る計測方法及び装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、混合ガスの同一流路内
に直列に配置され、かつ、前記混合ガスの流速が相違す
る複数の測定部を設けて、前記各測定部毎に混合ガスの
同一属性を同時に検出し、前記各測定部の検出結果に基
づいて前記流路を流れる混合ガスの流速及び含有される
ガスの濃度を測定する混合ガスの計測方法を要旨とす
る。
めに、請求項１に記載の発明は、混合ガスの同一流路内
に直列に配置され、かつ、前記混合ガスの流速が相違す
る複数の測定部を設けて、前記各測定部毎に混合ガスの
同一属性を同時に検出し、前記各測定部の検出結果に基
づいて前記流路を流れる混合ガスの流速及び含有される
ガスの濃度を測定する混合ガスの計測方法を要旨とす
る。
【０００７】また、請求項２に記載の混合ガスの計測方
法では、請求項１に記載の発明において、前記各測定部
では、混合ガスの属性として混合ガスの吸熱量が検出さ
れることを要旨とする。 また、請求項３に記載の混合ガ
スの計測方法では、請求項１に記載の発明において、前
記各測定部では、混合ガスの属性として前記各測定部に
配置された発熱体の放熱量が検出されることを要旨とす
る。
法では、請求項１に記載の発明において、前記各測定部
では、混合ガスの属性として混合ガスの吸熱量が検出さ
れることを要旨とする。 また、請求項３に記載の混合ガ
スの計測方法では、請求項１に記載の発明において、前
記各測定部では、混合ガスの属性として前記各測定部に
配置された発熱体の放熱量が検出されることを要旨とす
る。
【０００８】さらに、請求項４に記載の発明は 混合ガ
スの同一流路内に直列に配置され、かつ、前記混合ガス
の流速が相違する複数の測定部と、前記各測定部に設け
られ、当該各測定部毎に混合ガスの同一属性を同時に検
出する検出手段と、前記各測定部に設けられた前記検出
手段の検出結果に応じて前記流路を流れる混合ガスの流
量及び含有されるガスの濃度を判別する判別手段とを設
けた混合ガスの計測装置を要旨とする。
スの同一流路内に直列に配置され、かつ、前記混合ガス
の流速が相違する複数の測定部と、前記各測定部に設け
られ、当該各測定部毎に混合ガスの同一属性を同時に検
出する検出手段と、前記各測定部に設けられた前記検出
手段の検出結果に応じて前記流路を流れる混合ガスの流
量及び含有されるガスの濃度を判別する判別手段とを設
けた混合ガスの計測装置を要旨とする。
【０００９】また、請求項５に記載の混合ガスの計測装
置では、請求項４に記載の発明において、前記検出手段
は、混合ガスの属性として混合ガスの吸熱量を検出する
ことを要旨とする。 また、請求項６に記載の混合ガスの
計測装置では、請求項４に記載の発明において、前記検
出手段は発熱体であり、前記判別手段は前記発熱体の放
電量に基づいて判別を行うことを要旨とする。
置では、請求項４に記載の発明において、前記検出手段
は、混合ガスの属性として混合ガスの吸熱量を検出する
ことを要旨とする。 また、請求項６に記載の混合ガスの
計測装置では、請求項４に記載の発明において、前記検
出手段は発熱体であり、前記判別手段は前記発熱体の放
電量に基づいて判別を行うことを要旨とする。
【００１０】
【００１１】
【作用】従って、この発明においては、複数の測定部に
おいて同時に混合ガスの属性を測定するため、混合ガス
の属性に関する複数のデータを同時に抽出でき、それら
の複数のデータにより混合ガス流量及び含有されるガス
の濃度を測定できる。
おいて同時に混合ガスの属性を測定するため、混合ガス
の属性に関する複数のデータを同時に抽出でき、それら
の複数のデータにより混合ガス流量及び含有されるガス
の濃度を測定できる。
【００１２】また、この発明においては、複数の測定部
における混合ガスの流速が相違するため、各測定部に同
一の検出手段を用いても各測定部からの検出出力が異な
る。このため、これらの出力値の相関により混合ガスの
流速及び含有されるガスの濃度を測定でき、これに測定
部の断面積を関連させて演算すれば、混合ガスの流量及
び含有されるガスの濃度量を算出できて、含有されるガ
スの総量を認識できる。
における混合ガスの流速が相違するため、各測定部に同
一の検出手段を用いても各測定部からの検出出力が異な
る。このため、これらの出力値の相関により混合ガスの
流速及び含有されるガスの濃度を測定でき、これに測定
部の断面積を関連させて演算すれば、混合ガスの流量及
び含有されるガスの濃度量を算出できて、含有されるガ
スの総量を認識できる。
【００１３】
【００１４】
【実施例】以下、この発明を自動車用内燃機関において
具体化した実施例を図面に基づいて説明する。はじめ
に、図１に基づいて内燃機関の説明をする。
具体化した実施例を図面に基づいて説明する。はじめ
に、図１に基づいて内燃機関の説明をする。
【００１５】車両には多気筒エンジン１が搭載され、こ
のエンジン１には吸気管２と排気管３とが接続されてい
る。吸気管２の各シリンダ近傍には電磁式のインジェク
タ４が設けられるとともに、その上流側にはスロットル
弁５が設けられている。さらに、排気管３には空燃比検
出手段としての酸素センサ６が設けられ、同センサ６は
排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。
のエンジン１には吸気管２と排気管３とが接続されてい
る。吸気管２の各シリンダ近傍には電磁式のインジェク
タ４が設けられるとともに、その上流側にはスロットル
弁５が設けられている。さらに、排気管３には空燃比検
出手段としての酸素センサ６が設けられ、同センサ６は
排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。
【００１６】前記インジェクタ４に燃料を供給する燃料
供給系統は、燃料タンク７、燃料ポンプ８、燃料フィル
タ９及び調圧弁１０を有している。そして、燃料タンク
７内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ８にて燃料フィル
タ９を介して各インジェクタ４へ圧送されるとともに、
調圧弁１０にて各インジェクタ４に供給される燃料が所
定圧力に調整される。
供給系統は、燃料タンク７、燃料ポンプ８、燃料フィル
タ９及び調圧弁１０を有している。そして、燃料タンク
７内の燃料（ガソリン）が燃料ポンプ８にて燃料フィル
タ９を介して各インジェクタ４へ圧送されるとともに、
調圧弁１０にて各インジェクタ４に供給される燃料が所
定圧力に調整される。
【００１７】燃料タンク７の上部から延びるパージ管１
１は吸気管２のサージタンク１２と連通され、そのパー
ジ管１１の途中には吸着材としての活性炭を収納したキ
ャニスタ１３が配設されている。又、キャニスタ１３に
は外気を導入するための大気開放孔１４が設けられてい
る。パージ管１１はキャニスタ１３よりもサージタンク
１２側を放出通路１５とし、この放出通路１５の途中に
パージ用電磁弁１６（以下、パージ弁という）が設けら
れている。このパージ弁１６は、スプリング（図示略）
により常に弁体１７がシート部１８を閉じる方向に付勢
されているが、コイル１９を励磁することにより弁体１
７がシート部１８を開くようになっている。従って、パ
ージ弁１６のコイル１９の消磁により放出通路１５が閉
じ、コイル１９の励磁により放出通路１５が開くように
なっている。
１は吸気管２のサージタンク１２と連通され、そのパー
ジ管１１の途中には吸着材としての活性炭を収納したキ
ャニスタ１３が配設されている。又、キャニスタ１３に
は外気を導入するための大気開放孔１４が設けられてい
る。パージ管１１はキャニスタ１３よりもサージタンク
１２側を放出通路１５とし、この放出通路１５の途中に
パージ用電磁弁１６（以下、パージ弁という）が設けら
れている。このパージ弁１６は、スプリング（図示略）
により常に弁体１７がシート部１８を閉じる方向に付勢
されているが、コイル１９を励磁することにより弁体１
７がシート部１８を開くようになっている。従って、パ
ージ弁１６のコイル１９の消磁により放出通路１５が閉
じ、コイル１９の励磁により放出通路１５が開くように
なっている。
【００１８】又、キャニスタ１３からパージ弁１６に至
るパージ管１１には計測装置２０が設けられ、この計測
装置２０はパージ管１１を通過する混合ガスの流速及び
同ガス中の炭化水素ガスの濃度を検出するものである。
るパージ管１１には計測装置２０が設けられ、この計測
装置２０はパージ管１１を通過する混合ガスの流速及び
同ガス中の炭化水素ガスの濃度を検出するものである。
【００１９】ＣＰＵ２１はスロットル弁５の開度を検出
するスロットルセンサ（図示略）からのスロットル開度
信号と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ
（図示略）からのエンジン回転数信号と、吸入空気量を
検出する吸気量センサ（図示略）からの吸入空気量信号
と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ（図示
略）からの冷却水温信号と、吸入空気温度を検出する吸
気温センサ（図示略）からの吸気温信号とを入力する。
そして、ＣＰＵ２１はこれらの信号からスロットル弁５
の開度、エンジン回転数、吸気量、エンジン冷却水の温
度、吸気温を認識する。
するスロットルセンサ（図示略）からのスロットル開度
信号と、エンジン１の回転数を検出する回転数センサ
（図示略）からのエンジン回転数信号と、吸入空気量を
検出する吸気量センサ（図示略）からの吸入空気量信号
と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ（図示
略）からの冷却水温信号と、吸入空気温度を検出する吸
気温センサ（図示略）からの吸気温信号とを入力する。
そして、ＣＰＵ２１はこれらの信号からスロットル弁５
の開度、エンジン回転数、吸気量、エンジン冷却水の温
度、吸気温を認識する。
【００２０】又、ＣＰＵ２１は前記酸素センサ６からの
信号（電圧信号）を入力し、混合気のリッチ・リーン判
定を行う。そして、ＣＰＵ２１はリッチからリーンに反
転した場合及びリーンからリッチに反転した場合は燃料
噴射量を増減すべく、フィードバック補正係数を階段状
に変化（スキップ）させるとともに、リッチ又はリーン
のときにはフィードバック補正係数を徐々に増減させる
ようになっている。尚、このフィードバック制御はエン
ジン冷却水温が低いとき、及び高負荷・高回転走行時に
は行わない。又、ＣＰＵ２１はエンジン回転数と吸気量
により基本噴射時間を求め、基本噴射時間に対しフィー
ドバック補正係数等による補正を行い最終噴射時間を求
め、前記インジェクタ４による所定の噴射タイミングで
の燃料噴射を行わせる。
信号（電圧信号）を入力し、混合気のリッチ・リーン判
定を行う。そして、ＣＰＵ２１はリッチからリーンに反
転した場合及びリーンからリッチに反転した場合は燃料
噴射量を増減すべく、フィードバック補正係数を階段状
に変化（スキップ）させるとともに、リッチ又はリーン
のときにはフィードバック補正係数を徐々に増減させる
ようになっている。尚、このフィードバック制御はエン
ジン冷却水温が低いとき、及び高負荷・高回転走行時に
は行わない。又、ＣＰＵ２１はエンジン回転数と吸気量
により基本噴射時間を求め、基本噴射時間に対しフィー
ドバック補正係数等による補正を行い最終噴射時間を求
め、前記インジェクタ４による所定の噴射タイミングで
の燃料噴射を行わせる。
【００２１】ＲＯＭ３４は後述する図４のプログラムを
はじめとして、この内燃機関全体の動作を制御するため
のプログラムやマップを格納している。このマップとし
ては燃料蒸発ガスの流速を確認するためのものと、炭化
水素ガスの濃度を確認するためのものとが備えられてい
る。ＲＡＭ３５は各種のデータ、例えば前記スロットル
弁５の開度、エンジン回転数等、あるいは後述するセン
サ２８，２９の検出データ等を一時的に記憶する。そし
て、ＣＰＵ２１はＲＯＭ３４内のプログラムに基づいて
この内燃機関の動作を制御する。
はじめとして、この内燃機関全体の動作を制御するため
のプログラムやマップを格納している。このマップとし
ては燃料蒸発ガスの流速を確認するためのものと、炭化
水素ガスの濃度を確認するためのものとが備えられてい
る。ＲＡＭ３５は各種のデータ、例えば前記スロットル
弁５の開度、エンジン回転数等、あるいは後述するセン
サ２８，２９の検出データ等を一時的に記憶する。そし
て、ＣＰＵ２１はＲＯＭ３４内のプログラムに基づいて
この内燃機関の動作を制御する。
【００２２】ここで、計測装置２０の詳細について図２
に基づいて説明する。パージ管１１には、内径が相違す
ることにより断面積の異なる２つの測定部２２，２３が
直列に配置され、上流側の測定部２２の最上流部に発熱
抵抗体よりなる温度計２４，２５が配置されている。こ
の温度計２４，２５は測定部２２，２３中を流れるガス
の温度を測定するものである。又、両測定部２２，２３
の上流部にはそれぞれ整流板２６，２７が配置され、そ
の整流板２６，２７よりも下流側に発熱抵抗体よりなる
センサ２８，２９が配置されている。温度計２４，２５
は燃料蒸発ガスの温度補償用温度依存抵抗であり、セン
サ２８，２９はガスに対し常に一定温度を持って、ガス
温度より高い温度を保持するように制御されることによ
り、その熱が燃料蒸発ガスに吸熱された分だけ放熱する
ように動作し、その放熱量に応じたレベルの信号を出力
するものである。そして、温度計２４，２５及びセンサ
２８，２９はそれぞれセンサ回路３０，３１に接続され
ている。尚、センサ２８，２９、及び温度計２４，２５
としては、アルミナ基板上にＰｔ薄膜抵抗体をフォトリ
ソグラフィ技術にて形成したものを用いるが、これに限
定されるものではなく、例えば、円筒状のアルミナ焼結
体上に白金ワイヤを巻いた素子等、他の構成であっても
かまわない。
に基づいて説明する。パージ管１１には、内径が相違す
ることにより断面積の異なる２つの測定部２２，２３が
直列に配置され、上流側の測定部２２の最上流部に発熱
抵抗体よりなる温度計２４，２５が配置されている。こ
の温度計２４，２５は測定部２２，２３中を流れるガス
の温度を測定するものである。又、両測定部２２，２３
の上流部にはそれぞれ整流板２６，２７が配置され、そ
の整流板２６，２７よりも下流側に発熱抵抗体よりなる
センサ２８，２９が配置されている。温度計２４，２５
は燃料蒸発ガスの温度補償用温度依存抵抗であり、セン
サ２８，２９はガスに対し常に一定温度を持って、ガス
温度より高い温度を保持するように制御されることによ
り、その熱が燃料蒸発ガスに吸熱された分だけ放熱する
ように動作し、その放熱量に応じたレベルの信号を出力
するものである。そして、温度計２４，２５及びセンサ
２８，２９はそれぞれセンサ回路３０，３１に接続され
ている。尚、センサ２８，２９、及び温度計２４，２５
としては、アルミナ基板上にＰｔ薄膜抵抗体をフォトリ
ソグラフィ技術にて形成したものを用いるが、これに限
定されるものではなく、例えば、円筒状のアルミナ焼結
体上に白金ワイヤを巻いた素子等、他の構成であっても
かまわない。
【００２３】さらに、前記センサ回路３０，３１はＡ／
Ｄ変換器３２，３３を介して、ＣＰＵ２１に接続されて
いる。従って、ＣＰＵ２１には、温度計２４，センサ２
８の測定に基づきセンサ回路３０により出力される値
と、温度計２５，センサ２９の測定に基づきセンサ回路
３１により出力される値とが入力されることになる。
Ｄ変換器３２，３３を介して、ＣＰＵ２１に接続されて
いる。従って、ＣＰＵ２１には、温度計２４，センサ２
８の測定に基づきセンサ回路３０により出力される値
と、温度計２５，センサ２９の測定に基づきセンサ回路
３１により出力される値とが入力されることになる。
【００２４】図３は、一方のセンサ回路３０の回路図を
示している。温度計２４（抵抗体）はコンパレータ３６
の反転入力端子に接続されるとともに、抵抗３８に接続
されている。センサ２８（抵抗体）はコンパレータ３６
の非反転入力端子に接続されるとともに、抵抗３７に接
続されている。そして、温度計２４（抵抗体）及びセン
サ２８（抵抗体）と、抵抗３７及び３８とはブリッジを
構成している。コンパレータ３６の出力端子とトランジ
スタ３９のベース端子とが接続されている。トランジス
タ３９のエミッタ端子には、所定の電源Ｖｃｃが接続さ
れ、コレクタ端子には前記抵抗３７，３８が接続される
とともに、コレクタ端子と抵抗３７，３８との接続点に
はバッファ４０が接続されている。他方のセンサ回路３
１も同様な構成である。
示している。温度計２４（抵抗体）はコンパレータ３６
の反転入力端子に接続されるとともに、抵抗３８に接続
されている。センサ２８（抵抗体）はコンパレータ３６
の非反転入力端子に接続されるとともに、抵抗３７に接
続されている。そして、温度計２４（抵抗体）及びセン
サ２８（抵抗体）と、抵抗３７及び３８とはブリッジを
構成している。コンパレータ３６の出力端子とトランジ
スタ３９のベース端子とが接続されている。トランジス
タ３９のエミッタ端子には、所定の電源Ｖｃｃが接続さ
れ、コレクタ端子には前記抵抗３７，３８が接続される
とともに、コレクタ端子と抵抗３７，３８との接続点に
はバッファ４０が接続されている。他方のセンサ回路３
１も同様な構成である。
【００２５】つまり、ガス流速が上昇してセンサ２８の
温度が低下し、センサ２８の抵抗値が下降して、Ｖ1 ≦
ＶR となると、コンパレータ３６の出力によってトラン
ジスタ３９の導電率が増加する。ここで、Ｖ1 はセンサ
２８のセンサ電圧、ＶR は基準電圧である。従って、セ
ンサ２８の発熱量が増加し、同時に、トランジスタ３９
のコレクタ電位すなわち電圧バッファ４０の出力電圧Ｖ
a は上昇する。逆に、ガス流速が低下してセンサ２８の
抵抗値が増加すると、Ｖ1 ＞ＶR となり、コンパレータ
３６の出力によってトランジスタ３９の導電率が減少す
る。従って、センサ２８の発熱量が減少し、同時に、電
圧バッファ４０の出力電圧Ｖa は低下する。このように
してセンサ２８の温度は、ガス温度によって定まる値に
なるようにＣＰＵ２１によりフィードバック制御され、
出力電圧Ｖa は混合ガスの流速とその熱伝導率を因子と
する値を示すことになる。
温度が低下し、センサ２８の抵抗値が下降して、Ｖ1 ≦
ＶR となると、コンパレータ３６の出力によってトラン
ジスタ３９の導電率が増加する。ここで、Ｖ1 はセンサ
２８のセンサ電圧、ＶR は基準電圧である。従って、セ
ンサ２８の発熱量が増加し、同時に、トランジスタ３９
のコレクタ電位すなわち電圧バッファ４０の出力電圧Ｖ
a は上昇する。逆に、ガス流速が低下してセンサ２８の
抵抗値が増加すると、Ｖ1 ＞ＶR となり、コンパレータ
３６の出力によってトランジスタ３９の導電率が減少す
る。従って、センサ２８の発熱量が減少し、同時に、電
圧バッファ４０の出力電圧Ｖa は低下する。このように
してセンサ２８の温度は、ガス温度によって定まる値に
なるようにＣＰＵ２１によりフィードバック制御され、
出力電圧Ｖa は混合ガスの流速とその熱伝導率を因子と
する値を示すことになる。
【００２６】さて、パージ弁１６が開放された状態で
は、キャニスタ１３からの燃料蒸発ガス、すなわち混合
ガスが両測定部２２，２３を通過する。この場合、両測
定部２２，２３の断面積が異なるため、両測定部２２，
２３内における燃料蒸発ガスの通過速度が相違する。従
って、センサ２８，２９の放熱量が相違し、センサ回路
３０，３１はそれらの放熱量に応じたレベルの信号を出
力する。そして、ＣＰＵ２１はこれらの両センサ回路３
０，３１からの出力をもとに、燃料蒸発ガスの流速及び
炭化水素ガスの濃度を算出する。この場合、測定部２
２，２３の断面積が既知であるので、ＣＰＵ２１は燃料
蒸発ガスの流量を算出できる。そして、ＣＰＵ２１は燃
料蒸発ガスの流量と炭化水素ガスの濃度とに応じて、炭
化水素ガスの総量を算出できる。従って、その総量値に
応じてパージ弁１６の開度、インジェクタ４の作動タイ
ミング等を制御すれば、常に適切な空燃比を得ることが
できる。
は、キャニスタ１３からの燃料蒸発ガス、すなわち混合
ガスが両測定部２２，２３を通過する。この場合、両測
定部２２，２３の断面積が異なるため、両測定部２２，
２３内における燃料蒸発ガスの通過速度が相違する。従
って、センサ２８，２９の放熱量が相違し、センサ回路
３０，３１はそれらの放熱量に応じたレベルの信号を出
力する。そして、ＣＰＵ２１はこれらの両センサ回路３
０，３１からの出力をもとに、燃料蒸発ガスの流速及び
炭化水素ガスの濃度を算出する。この場合、測定部２
２，２３の断面積が既知であるので、ＣＰＵ２１は燃料
蒸発ガスの流量を算出できる。そして、ＣＰＵ２１は燃
料蒸発ガスの流量と炭化水素ガスの濃度とに応じて、炭
化水素ガスの総量を算出できる。従って、その総量値に
応じてパージ弁１６の開度、インジェクタ４の作動タイ
ミング等を制御すれば、常に適切な空燃比を得ることが
できる。
【００２７】そこで、図４に基づいて、前記燃料蒸発ガ
スの流速及び炭化水素ガスの濃度の測定動作について説
明する。先ず、センサ回路３０から、Ａ／Ｄ変換後の出
力信号が読み込まれてＲＡＭ３５に一時記憶されるとと
もに（ステップＳ１）、センサ回路３１から、Ａ／Ｄ変
換後の出力信号が読み込まれてＲＡＭ３５に一時記憶さ
れる（ステップＳ２）。これらの出力信号のレベルは両
測定部２２，２３におけるガス速度の差に応じて相違し
ている。次いで、ＲＯＭ３４内に設定されている濃度認
識用の２次元マップ上において、センサ回路３０，３１
の出力信号に応じたアドレスが指定され、その両アドレ
スに対応する炭化水素ガスの濃度のデータが選択される
（ステップＳ３）。同様に、ＲＯＭ３４内に設定されて
いる流速認識用の２次元マップ上において、センサ回路
３０，３１の出力信号に応じたアドレスが指定され、そ
の両アドレスに対応したガス流速データが選択される
（ステップＳ４）。そして、ガス混合濃度及びガス流速
のデータが出力されて（ステップＳ５，Ｓ６）、ＲＡＭ
３５に一時記憶される。
スの流速及び炭化水素ガスの濃度の測定動作について説
明する。先ず、センサ回路３０から、Ａ／Ｄ変換後の出
力信号が読み込まれてＲＡＭ３５に一時記憶されるとと
もに（ステップＳ１）、センサ回路３１から、Ａ／Ｄ変
換後の出力信号が読み込まれてＲＡＭ３５に一時記憶さ
れる（ステップＳ２）。これらの出力信号のレベルは両
測定部２２，２３におけるガス速度の差に応じて相違し
ている。次いで、ＲＯＭ３４内に設定されている濃度認
識用の２次元マップ上において、センサ回路３０，３１
の出力信号に応じたアドレスが指定され、その両アドレ
スに対応する炭化水素ガスの濃度のデータが選択される
（ステップＳ３）。同様に、ＲＯＭ３４内に設定されて
いる流速認識用の２次元マップ上において、センサ回路
３０，３１の出力信号に応じたアドレスが指定され、そ
の両アドレスに対応したガス流速データが選択される
（ステップＳ４）。そして、ガス混合濃度及びガス流速
のデータが出力されて（ステップＳ５，Ｓ６）、ＲＡＭ
３５に一時記憶される。
【００２８】そして、このように設定された燃料蒸発ガ
スの流速データと炭化水素ガスの濃度データとにより、
ＣＰＵ２１は、前述したインジェクタ４の噴射タイミン
グ、パージ弁１６の開度の制御を行う。
スの流速データと炭化水素ガスの濃度データとにより、
ＣＰＵ２１は、前述したインジェクタ４の噴射タイミン
グ、パージ弁１６の開度の制御を行う。
【００２９】ところで、前記マップの各アドレスに対応
するデータは以下の連立方程式から算出されて設定され
たものである。すなわち、混合ガス気流中に設置された
センサの発熱抵抗体の放熱量Ｑは、次式で表すことがで
きる。
するデータは以下の連立方程式から算出されて設定され
たものである。すなわち、混合ガス気流中に設置された
センサの発熱抵抗体の放熱量Ｑは、次式で表すことがで
きる。
【００３０】Ｑ＝｛ｆ（λ，μ）Ｕ1/2 ＋ｇ（λ，
μ）｝（Ｔ−ＴG ） … ここで、ｆ（λ，μ），ｇ（λ，μ）はガスの熱伝導率
λ，ガスの気体粘度μを因子とする関数である。又、Ｕ
はガス流速、Ｔはセンサ２８，２９の発熱抵抗体の温
度、ＴG は温度計２４，２５で検出されるガス温度であ
る。
μ）｝（Ｔ−ＴG ） … ここで、ｆ（λ，μ），ｇ（λ，μ）はガスの熱伝導率
λ，ガスの気体粘度μを因子とする関数である。又、Ｕ
はガス流速、Ｔはセンサ２８，２９の発熱抵抗体の温
度、ＴG は温度計２４，２５で検出されるガス温度であ
る。
【００３１】今、各測定部２２，２３の管断面積をＳA
，ＳB とすると、式より ＱA ＝｛ｆ（λ，μ）ＵA 1/2 ＋ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−
ＴG ） … ＱB ＝｛ｆ（λ，μ）ＵB 1/2 ＋ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−
ＴG ） … ＵB ＝（ＳA ／ＳB ）ＵA … なる連立方程式が成立する。ここで、式を式に代入
して ＱB ＝｛（ＳA ／ＳB ）1/2 ・ｆ（λ，μ）ＵA 1/2 ＋
ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−ＴG ） … 式を式と比較して ｇ（λ，μ）＝（ＳA ／ＳB ）-1/2 ＱB −ＱA ｝／
〔｛（ＳA ／ＳB ） -1/2−１｝（Ｔ−ＴG ）〕 … が得られ、これより混合ガスに対する炭化水素ガスの組
成比、すなわち炭化水素ガスの濃度が決定される。さら
に、組成比よりｆ（λ，μ）の値が定まるため、式よ
り、測定部２３のガス流速ＵB が算出される。従って、
測定部２３の断面積ＳB も考慮すれば、流量が算出され
る。
，ＳB とすると、式より ＱA ＝｛ｆ（λ，μ）ＵA 1/2 ＋ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−
ＴG ） … ＱB ＝｛ｆ（λ，μ）ＵB 1/2 ＋ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−
ＴG ） … ＵB ＝（ＳA ／ＳB ）ＵA … なる連立方程式が成立する。ここで、式を式に代入
して ＱB ＝｛（ＳA ／ＳB ）1/2 ・ｆ（λ，μ）ＵA 1/2 ＋
ｇ（λ，μ）｝（Ｔ−ＴG ） … 式を式と比較して ｇ（λ，μ）＝（ＳA ／ＳB ）-1/2 ＱB −ＱA ｝／
〔｛（ＳA ／ＳB ） -1/2−１｝（Ｔ−ＴG ）〕 … が得られ、これより混合ガスに対する炭化水素ガスの組
成比、すなわち炭化水素ガスの濃度が決定される。さら
に、組成比よりｆ（λ，μ）の値が定まるため、式よ
り、測定部２３のガス流速ＵB が算出される。従って、
測定部２３の断面積ＳB も考慮すれば、流量が算出され
る。
【００３２】このように、この実施例の測定装置を用い
た内燃機関では、燃料蒸発ガス蒸散抑制装置から吸気通
路へ放出される燃料蒸発ガスのように、ガス組成とガス
流量が、常時大幅に変動するような場合においても、そ
れを適確に測定して空燃比制御に反映させることができ
る。そのため、常に理想的な空燃比を得ることが可能に
なるとともに、大気汚染を防止できる。
た内燃機関では、燃料蒸発ガス蒸散抑制装置から吸気通
路へ放出される燃料蒸発ガスのように、ガス組成とガス
流量が、常時大幅に変動するような場合においても、そ
れを適確に測定して空燃比制御に反映させることができ
る。そのため、常に理想的な空燃比を得ることが可能に
なるとともに、大気汚染を防止できる。
【００３３】尚、前記実施例は、以下のように変更して
も良い。 ・ 前記実施例では、連立方程式により求められたデータ
をマップとして設定して、センサ回路３０，３１の出力
信号に応じて、マップ上のデータを選択するように構成
したが、センサ回路３０，３１の出力信号に応じて、前
記連立方程式の演算を行うように構成すること。すなわ
ち、ＲＯＭ３４に前記連立方程式を演算するためのプロ
グラムを格納し、ＣＰＵ２１がそのプログラムに従って
ガス流速及び濃度の値を算出するように構成すること。
この様に構成すれば、マップが不要になる。・ 図７に示すように、混合ガス流路中に適切な分流手段
により常に適切な比率で分流するように形成された分流
路４４を設け、その分流路４４中に２つの測定部２２，
２３を配置すること。このような構成にすることによ
り、流量の大きな場合においても測定部２２，２３をコ
ンパクトにすることが可能となる。・ 図５及び図６に示すように温度検出器４１を１個に
し、センサ回路３０，３１からの出力信号の取り出しに
おいて、温度検出器４１からのデータを共用するように
構成すること。・ 一方の測定部２２または２３を２箇所以上設けるこ
と。このように構成すれば、データ量が多くなり、いっ
そう正確な測定が可能となる。・ 前記実施例では、測定部２２，２３の断面積を変える
ことにより流速が変化するように構成したが、測定部２
２，２３に絞り径の異なる絞りを設けて流速を変えるよ
うに構成すること。・ センサ２８，２９として別のタイプのものを使用する
こと。例えば、カルマン渦の交番圧力を検出して流速を
検出する流速センサと、ガス濃度を直接検出する濃度セ
ンサとを併用すること。なお、このように構成した場合
には、濃度が一定であっても、流速の変化により検出濃
度が変化するので、流速センサの検出値に応じて濃度セ
ンサの出力値に補正を加える必要がある。また、このよ
うに構成した場合には、両センサ２８，２９の検出対象
及び検出作用が全く異なるため、流速を相違させる必要
はない。・ 燃料蒸発ガス検出以外の用途、例えば内燃機関の吸気
管あるいは排気管内のガスの測定に用いたり、プロパン
ガス等の他の単一組成又は複数組成ガスの検出に用いた
りすること。
も良い。 ・ 前記実施例では、連立方程式により求められたデータ
をマップとして設定して、センサ回路３０，３１の出力
信号に応じて、マップ上のデータを選択するように構成
したが、センサ回路３０，３１の出力信号に応じて、前
記連立方程式の演算を行うように構成すること。すなわ
ち、ＲＯＭ３４に前記連立方程式を演算するためのプロ
グラムを格納し、ＣＰＵ２１がそのプログラムに従って
ガス流速及び濃度の値を算出するように構成すること。
この様に構成すれば、マップが不要になる。・ 図７に示すように、混合ガス流路中に適切な分流手段
により常に適切な比率で分流するように形成された分流
路４４を設け、その分流路４４中に２つの測定部２２，
２３を配置すること。このような構成にすることによ
り、流量の大きな場合においても測定部２２，２３をコ
ンパクトにすることが可能となる。・ 図５及び図６に示すように温度検出器４１を１個に
し、センサ回路３０，３１からの出力信号の取り出しに
おいて、温度検出器４１からのデータを共用するように
構成すること。・ 一方の測定部２２または２３を２箇所以上設けるこ
と。このように構成すれば、データ量が多くなり、いっ
そう正確な測定が可能となる。・ 前記実施例では、測定部２２，２３の断面積を変える
ことにより流速が変化するように構成したが、測定部２
２，２３に絞り径の異なる絞りを設けて流速を変えるよ
うに構成すること。・ センサ２８，２９として別のタイプのものを使用する
こと。例えば、カルマン渦の交番圧力を検出して流速を
検出する流速センサと、ガス濃度を直接検出する濃度セ
ンサとを併用すること。なお、このように構成した場合
には、濃度が一定であっても、流速の変化により検出濃
度が変化するので、流速センサの検出値に応じて濃度セ
ンサの出力値に補正を加える必要がある。また、このよ
うに構成した場合には、両センサ２８，２９の検出対象
及び検出作用が全く異なるため、流速を相違させる必要
はない。・ 燃料蒸発ガス検出以外の用途、例えば内燃機関の吸気
管あるいは排気管内のガスの測定に用いたり、プロパン
ガス等の他の単一組成又は複数組成ガスの検出に用いた
りすること。
【００３４】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、測定部中を通過する混合ガスの流速及びそれに含有
されるガスの濃度を適確に測定して、空燃比等の制御を
適切に行い得るという優れた効果を発揮する。
ば、測定部中を通過する混合ガスの流速及びそれに含有
されるガスの濃度を適確に測定して、空燃比等の制御を
適切に行い得るという優れた効果を発揮する。
【図１】この発明を具体化した測定装置が組み込まれた
内燃機関を示す全体構成図である。
内燃機関を示す全体構成図である。
【図２】この発明の要部を示す図である。
【図３】センサ回路を示す電気回路図である。
【図４】実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】別例を示す説明図である。
【図６】別例を示す説明図である。
【図７】別例を示す説明図である。
２０…計測装置、２１…判別手段としてのＣＰＵ、２２
…測定部、２３…測定部、２８…検出手段又は発熱体と
してのセンサ、２９…検出手段又は発熱体としてのセン
サ。
…測定部、２３…測定部、２８…検出手段又は発熱体と
してのセンサ、２９…検出手段又は発熱体としてのセン
サ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 誠 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 鈴村 寿浩 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 磯村 重則 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (56)参考文献 特開 平５−113140（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−501295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 21/02 F02D 41/02 325 F02M 25/08 301 G01F 1/68
Claims (6)
- 【請求項１】 混合ガスの同一流路内に直列に配置さ
れ、かつ、前記混合ガスの流速が相違する複数の測定部
を設けて、前記各測定部毎に混合ガスの同一属性を同時
に検出し、前記各測定部の検出結果に基づいて前記流路
を流れる混合ガスの流速及び含有されるガスの濃度を測
定することを特徴とした混合ガスの計測方法。 - 【請求項２】 前記各測定部では、混合ガスの属性とし
て混合ガスの吸熱量が検出されることを特徴とする請求
項１に記載の混合ガスの計測方法。 - 【請求項３】 前記各測定部では、混合ガスの属性とし
て前記各測定部に配置された発熱体の放熱量が検出され
ることを特徴とする請求項１に記載の混合ガスの計測方
法。 - 【請求項４】 混合ガスの同一流路内に直列に配置さ
れ、かつ、前記混合ガスの流速が相違する複数の測定部
と、 前記各測定部に設けられ、当該各測定部毎に混合ガスの
同一属性を同時に検出する検出手段と、 前記各測定部に設けられた前記検出手段の検出結果に応
じて前記流路を流れる混合ガスの流量及び含有されるガ
スの濃度を判別する判別手段とを設けたことを特徴とす
る混合ガスの計測装置。 - 【請求項５】 前記検出手段は、混合ガスの属性として
混合ガスの吸熱量を検出することを特徴とする請求項４
に記載の混合ガスの計測装置。 - 【請求項６】 前記検出手段は発熱体であり、前記判別
手段は前記発熱体の放電量に基づいて判別を行うことを
特徴とする請求項４に記載の混合ガスの計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34714591A JP3211317B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 混合ガスの計測方法及び装置 |
| US07/996,812 US5390644A (en) | 1991-12-27 | 1992-12-23 | Method for producing fuel/air mixture for combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34714591A JP3211317B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 混合ガスの計測方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180670A JPH05180670A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3211317B2 true JP3211317B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=18388221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34714591A Expired - Fee Related JP3211317B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 混合ガスの計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3211317B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005227090A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Denso Corp | 水素濃度検出装置及び水素濃度検出方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5837903A (en) * | 1995-09-22 | 1998-11-17 | The Scott Fetzer Company Inc. | Device for measuring exhaust flowrate using laminar flow element |
| WO2017005560A1 (en) * | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Koninklijke Philips N.V. | A particle sensor and particle sensing method |
| JP6668145B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-03-18 | 愛三工業株式会社 | 蒸発燃料処理装置 |
| US10684154B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-06-16 | Ventbuster Holdings Inc. | Gas meter and associated methods |
| JP7027942B2 (ja) * | 2018-02-22 | 2022-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | 蒸発燃料処理装置 |
| JP6996399B2 (ja) * | 2018-04-06 | 2022-01-17 | トヨタ自動車株式会社 | 蒸発燃料処理装置 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP34714591A patent/JP3211317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005227090A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Denso Corp | 水素濃度検出装置及び水素濃度検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05180670A (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |