JPH0432580Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案はカルマン渦を利用した内燃機関の吸
入空気量検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関の燃料噴射システムには吸入空気量の
時々刻々の測定が必要であり、吸入空気通路中に
渦発生体を配設し、この渦発生体の下流側に生じ
るカルマン渦を計測して流体流量を計測するいわ
ゆる渦流量計は可動部がないため耐振性に富み、
移動用の内燃機関、特に自動車に適した流量計で
ある。

第３図は従来の渦流量計を示し、これは特公昭
58−56415号公報に示されたものである。図にお
いて、１は渦発生体２を有する流量計、３は発生
したカルマン渦で、渦発生体２は内燃機関の吸入
空気通路に配設されている。４はカルマン渦３の
列を横切つて超音波を伝播させるように設けられ
た超音波発信子、５はその超音波を受信する超音
波受信子、６は超音波発振子４を励振させる発振
回路、７はこの発振回路６の出力信号からの位相
偏移角をループフイルタ１０の出力電圧に対応し
て制御する電圧制御位相偏移回路、８は超音波受
信子５の出力を増幅整形する第１の波形整形回
路、９は第１の波形整形回路８の出力を第１の入
力信号とし、電圧制御位相偏移回路７の出力を第
２の入力信号としてこの第１および第２の入力信
号の位相差を検出する位相比較器、１０は位相比
較器９の出力から不要な周波数成分を除去するロ
ーパスフイルタ、１１は位相比較器９の出力から
搬送周波数成分を除去するローパスフイルタであ
る。

次に動作について説明する。先ず、超音波発信
子４から発信された超音波はカルマン渦３のカル
マン渦列により位相変調され、超音波受信子５に
より受信される。そしてこの受信波は波形整形回
路８により波形整形される。また、位相比較器
９、発振回路６、電圧制御位相偏移回路７および
ループフイルタ１０により位相同期ループが構成
されており、電圧制御位相偏移回路７は超音波発
振周波数信号の高い周波数安定性をそのまま維持
して位相偏移角のみを制御する。また、位相同期
ループにおけるループフイルタ１０の特性をカル
マン渦３による位相変調信号の変調角周波数に十
分高速に追随できるように設定する。ループフイ
ルタ１０の出力は電圧制御位相偏移回路７の出力
を超音波受信信号に同期させるように変化し、そ
のまま位相復調出力となる。位相同期ループの位
相同期角は位相比較器９およびループフイルタ１
０の特性により決定される。近年IC化された位
相比較器９を用いると、０，π／２，π等の位相同 期角が簡単に実現できる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかるに、内燃機関の吸入空気は一様な流れで
なく脈動しているので渦発生体２が発生するカル
マン渦３は不安定なものとなる。この吸入空気の
脈動は特に多気筒機関において各吸入弁作動の重
なりから生じ、負圧のサージパルスが吸入弁の開
いた瞬間に発生し、スロツトル弁の全開付近では
オリフイス効果も生じないため負圧のサージパル
スが減衰せず、カルマン渦３の発生が不規則とな
る。このため、吸入空気通路内では第４図ａの点
線で示すように圧力変動が生じ、これによつてロ
ーパスフイルタ１１の出力が第４図ａの実線で示
すように脈打ち、この出力を波形整形すると第４
図ｂに示すようになり、破線部分は波形整形出力
が欠落し、カルマン渦３の数を正しく検出するこ
とができず、内燃機関の吸入空気量を正確に検出
することができなかつた。

この考案は上記した従来の問題点を解決するた
めになされたもので、内燃機関の吸入空気量を正
確に検出することができる内燃機関の吸入空気量
検出装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る内燃機関の吸入空気量検出装置
は、吸入空気通路内の渦発生体近傍の上流側圧力
に応動する圧力センサと、この圧力センサの交流
分出力信号とローパスフイルタの出力信号との差
動和を整形して出力する第２の波形整形回路と、
圧力センサの直流分出力信号を体積流量補正信号
として出力するフイルタ回路とを備えたものであ
る。

〔作用〕

この考案においては、内燃機関の吸入空気通路
内の圧力変動を圧力センサで検出し、この圧力セ
ンサの交流分出力信号とローパスフイルタ出力と
の差動和を求め、吸入空気通路内の圧力変動に起
因するローパスフイルタの出力の脈打ちを打消す
とともに、圧力センサの直流分出力信号によりフ
イルタ回路から体積流量補正信号を出力する。

〔実施例〕

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説
明する。第１図において、１２は渦発生体２がそ
の内部に配設されている内燃機関の吸入空気通
路、１３はローパスフイルタ１１の出力側に設け
られた第１のCR直列回路、１４はこの第１のCR
直列回路１３の出力側に設けられた第２の波形整
形回路、１５は吸入空気通路１２の上流側で渦発
生体２近傍に設けられた圧力取得口１２ａに接続
された圧力センサ、１６は圧力センサ１５の出力
側に設けられた増幅器、１７は増幅器１６の出力
側に設けられたインバータ、１８はインバータ１
７の出力側に設けられた第２のCR直列回路で、
この第２のCR直列回路１８の出力側は第２の波
形整形回路１４の入力側に接続されている。１９
は圧力センサ１５の出力側に設けられたフイルタ
回路である。

また第２図は上記吸入空気量検出装置の要部の
構成を示す断面図である。この第２図において、
２０は吸入空気通路１２を構成する吸入空気量検
出部材、２１は吸入空気量検出部材２０の吸気量
上流側に設けられたハニカム状整流部材、２２
は、発振回路６、電圧制御位相偏移回路７，…、
ローパスフイルタ１１および第１のCR直列回路
１３，…、第２のCR直列回路１８からなる検出
制御回路で、吸入空気量検出部材２０の外周部に
設けられ、その圧力センサ１５の圧力取得口１２
ａは、吸入空気量検出部材２０の外周部圧力を検
出するよう配設されている。なお、２３は圧力取
得口１２ａと圧力センサ１５との間に設けられた
フイルタである。また、これら吸入空気量検出部
材２０および検出制御回路２２はエアクリーナ２
４のフイルタ２５内側に設置されている。

次にかかる構成の吸入空気量検出装置の動作に
ついて説明する。第４図ａの破線で示す吸入空気
通路１２内の圧力変動は圧力センサ１５により第
４図ｃに示すように検出され、この検出値は増幅
器１６で圧力変動に相当する値になるようｎ倍に
増幅された後、第４図ｄに示すようにインバータ
１７で反転される。ローパスフイルタ１１の出力
およびインバータ１７の出力はそれぞれ第１およ
び第２のCR直列回路１３，１８により平滑され
た後加算され、第２の波形整形回路１４により波
形整形される。この時、ローパスフイルタ１１の
出力の脈打ちは打消され、第２の波形整形回路１
４の出力は第４図ｂの波形で点線部分の欠落のな
いものとなり、吸入空気量を正確に検出すること
ができる。

また、圧力センサ１５の圧力取得口１２ａは、
吸入空気通路１２の渦発生体２近傍の上流側に設
けられているため、以下に述べるよう体積流量の
補正に使用することができる。すなわち、カルマ
ン渦流量計は体積流量計であり、これを自動車等
に用いるには混合気比が質量比であるため質量流
量に換算する必要がある。このため内燃機関に用
いるカルマン渦流量計は、圧力センサを用いて大
気圧の変化を検出し、体積流量を補正し質量流量
に変換している。但し、一般にこの補正はマイク
ロコンピユータを有する制御系が行う。従つて、
機関の脈動時の誤作動補正に用いる圧力センサの
圧力取得口を渦発生体に近い上流側に設置し、か
かる圧力センサの交流出力を誤作動補正に使用
し、直流出力を体積流量の補正に使用すれば圧力
センサは一つで済むことになる。第５図はこの動
作を示す上記実施例の動作波形図である。ここで
第５図ａは圧力センサ１５の出力で、これを第５
図ｂに示す如く交流分はインバータ１７より出力
し、直流分はフイルタ回路１９より出力すること
で誤作動補正と体積流量の補正とに使用できるも
のである。

また、体積流量の補正用圧力は渦発生体２に近
いほど適正であることは明らかであるため、圧力
取得口１２ａを渦発生体２近傍の上流側に設けた
上記実施例ではより一層正確な補正が行える。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案の吸入空気量検出装置に
よれば、圧力センサの交流分出力信号を用いてロ
ーパスフイルタ出力の脈打ちを打消すとともに、
その直流分出力信号により体積流量補正信号を出
力するよう構成したので、内燃機関の吸入空気量
を正確に検出することができ、また一つの圧力セ
ンサで体積流量の補正用信号も出力することがで
きる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による内燃機関の
吸入空気量検出装置の構成図、第２図は同装置の
要部を示す断面図、第３図は従来装置の構成図、
第４図は従来およびこの考案に係る装置の動作波
形図、第５図はこの考案に係る装置の各部の動作
波形図である。 ２……渦発生体、３……カルマン渦、４……超
音波発信子、５……超音波受信子、６……発振回
路、７……電圧制御位相偏移回路、８……第１の
波形整形回路、９……位相比較器、１０……ルー
プフイルタ、１１……ローパスフイルタ、１２…
…吸入空気通路、１２ａ……圧力取得口、１４…
…第２の波形整形回路、１５……圧力センサ、１
９……フイルタ回路、２４……エアクリーナ。な
お、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 内燃機関の吸入空気通路に配設された渦発生
   体、この渦発生体の下流に発生するカルマン渦
   列の流れを横切つて超音波を伝播させるように
   設けられた超音波発信子、この超音波発信子を
   励振させる発振回路、カルマン渦によつて位相
   変調された超音波発信子からの超音波を受信す
   る超音波受信子、超音波受信子の出力を整形す
   る第１の波形整形回路、第１の波形整形回路の
   出力信号を第１の入力とする位相比較器、位相
   比較器の出力の不要周波数成分を除去するルー
   プフイルタ、発振回路の出力信号からの位相偏
   移角をループフイルタの出力電圧に対応して制
   御する電圧制御位相偏移回路、電圧制御位相偏
   移回路の出力を第２の入力とし第１の入力と第
   ２の入力の位相差を出力する位相比較器の出力
   信号から搬送周波数成分を除去するローパスフ
   イルタ、渦発生体近傍でかつ吸入空気通路内上
   流側の圧力に応動して出力する圧力センサ、圧
   力センサの交流分出力信号とローパスフイルタ
   の出力信号との差動和を整形して出力する第２
   の波形整形回路、圧力センサの直流分出力信号
   を体積流量補正信号として出力するフイルタ回
   路を備えたことを特徴とする内燃機関の吸入空
   気量検出装置。 (2) 渦発生体近傍の吸入空気通路上流側をエアク
   リーナーとしたことを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の内燃機関の吸入空気量
   検出装置。