JPS6256963B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関の吸入空気量を検出するカル
マン渦流量センサにおいて、とくに機関全開時の
測定誤差をなくすようにした測定装置に関する。

電子制御式燃料噴射装置をもつ内燃機関におい
ては、機関の吸入空気量を検出してその信号にも
とづき所定の空燃比が得られるよう、吸気通路に
電磁燃料噴射弁を介して燃料を噴射供給する。

したがつて、機関の燃費や排気組成に重大な影
響を及ぼす空燃比を所定値に精度よく制御する前
提条件として、吸入空気量を正確に測定すること
が要求される。

最近、この吸入空気量センサとして、流路に柱
体を置くとその下流に流速に比例して規則正しく
渦列が発生する現象（カルマン渦）を利用し、こ
の渦発生周期を電気的に検出するカルマン渦流量
センサが注目を浴びている。

このカルマン渦流量センサは、構造が簡単で故
障の心配がほとんどなく安価であるという長所が
あるが、絞弁の全開する全負荷運転域で吸気脈動
の影響によりカルマン渦列の発生に乱れを生じ、
かかる運転域での測定誤差が比較的大きいという
問題があつた。

この点を詳しく説明すると、まず、第１図にカ
ルマン渦流量センサのブロツク図を示すが、吸気
通路１の絞弁２の上流にカルマン渦発生体３が配
置される。この渦発生体３には吸気流と直交する
ように貫通した通孔４が設けられ、この通孔４の
両開口部では交互に発生するカルマン渦の放出に
より圧力変動が起き、この圧力差によつて通孔４
の内部に交番的な空気の流れが発生する。

通孔４の中間部分には定電流が供給されて発熱
する熱線５が張られ、この熱線５が交番流により
冷却作用を受けて抵抗値が変動すると、カルマン
渦検出回路６ではこの抵抗変化にもとづいて増減
する電圧値（第２図ａ、ただし全負荷時）を、カ
ルマン渦周期信号としてとらえるのである。

この渦検出信号は所定のスライスレベルを基準
としての方形パルス波に波形整形回路７で処理さ
れる。（第２図ｂ）。

ところが、第２図からも明らかなように、吸気
絞弁２が全開することによりその下流から吸気脈
動波が直接に渦発生体３の附近にも伝播される
と、この影響を受けてカルマン渦の発生に乱れが
起き、波形整形した段階で、いわゆるカウントミ
スとなる部分が頻繁に出てくるようになる。

したがつて、このパルス波を周波数に応じてア
ナログ電圧値に、周波数電圧変換回路８で変換す
ると、第２図ｃに示すように、出力がカウントミ
スの部分で大きく変動してしまい、これを積分処
理する平均化回路９の出力は、あたかも流量が脈
動に対応して変動しているかの如くなるのであ
る。

吸入空気量が増えるほどカルマン渦の発生周期
は短くなるのであるが、このようにカウントミス
が多くなると相対的に検出流量値は減少するた
め、この検出値に応じて演算回路１０により燃料
噴射量を制御すれば、実際の要求燃料量よりも少
なくなり、機関全開付近での空燃比がリーン化し
てしまう。

全開付近ではむしろ混合気をリツチ化させるこ
とが要求されるので、全く逆の結果が得られるな
どはなはだ好ましくないのである。

本発明はこのような問題点に着目し、カルマン
渦の連続的な発生周期のうち、流量に正確に対応
して発生する規則波（相対的に短周期）の部分
と、脈動により欠落を生じる不規則波（長周期）
の部分とを検出し、不規則波が増えるのに応じて
流量測定信号を補正し、常に精度よく吸入空気量
を測定できるようにしたカルマン渦型吸入空気量
測定装置を提供することを目的とする。上記目的
を達成するために本発明では、絞弁上流の吸気通
路に配設したカルマン渦発生体と、渦発生に伴う
圧力変化に応じた電圧値を出力するカルマン渦検
出回路とを備え、この検出信号の周波数によつて
吸入空気量を演算するようにした吸入空気量測定
装置を前提として、前記電圧値のピークホールド
処理によりカルマン渦検出波のうちの相対的に短
周期の成分を検出する手段と、当該短周期成分を
示すピークホールド値を平均化してこれを吸入空
気量信号として出力する手段とを設けた。

上記構成に基づき、カルマン渦検出波が著しく
長周期へと変動した場合でも、それ以前のピーク
ホールド値による短周期の成分を平均化した信号
が吸入空気量として出力されるので、大吸気流量
時の吸気量検出誤差が僅少に抑えられる。

以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明
する。

第３図の実施例において、本発明では、カルマ
ン渦発生周期に対応してのパルス信号を、アナロ
グ電圧値に変換する周波数電圧変換回路８の出力
のうち、相対的に短周期の成分を検出する手段と
してのピークホールド回路１１により最小値をホ
ールドし、当該ピークホールド値を平均化して出
力する手段としての平均化回路９を介して制御回
路１０に吸入空気量信号を付与するようにした。
つまり、第４図にも示すように、吸気脈動の影響
でパルス波の欠落が生じると（第４図ｂ）、周波
数電圧変換回路８の出力は、欠落のある長周期部
分で急激に電圧値が増加し、正常な検出が行われ
た規則波の部分は短周期のため電圧値が小さくな
る。

そこで、ピークホールド回路１１でこの最小値
ごとに電圧値をホールドすれば、このホールド値
は規則波の部分の正確な吸入空気量の検出値を代
表するから、このピークホールド回路１１の出力
を平均化してやれば、ほぼ正確に流量に対応した
信号が得られるのである。

なお、ピークホールド回路１１では、最小値を
ホールドすると、所定の時定数で放電し、次にこ
の解除電圧よりも低いアナログ電圧値が入力した
瞬間にこんどはその値を最小値としてホールドす
る、という動作を継続する。

したがつて、部分負荷時のように、絞弁が吸気
脈動のダンパとして機能し、カルマン渦列に乱れ
を生じないときは、仮に吸入空気量が一定であつ
たとすると、パルス波の周期が一定となるため、
周波数電圧変換回路８の出力値が一定となり、ピ
ークホールド回路１１のホールド値も同一値が
次々と更新（換言すると同一値を維持）されるだ
けとなり、これを平均化回路９で平均化すれば流
量に比例した出力が得られる。

そして、吸入空気量が連続的に変化するような
運転状態では、徐々にパルス発生周期が変化する
ので、ピークホールド値も徐々に値が増加または
減少するこになり、これを平均化すれば、上記と
同様に正確な吸入空気量の測定値が得られる。

これに対して、絞弁全開運転時のように、パル
ス波の欠落の繰り返しによる周期変動の起きると
きは、ホールドされたピーク値はその都度直前の
最小値付近に戻るから（第４図ｄ）、結局これら
を平均化することにより、短絡的な周期変動にも
かかわらず、実際には脈動的に変化していない正
しい流量に近い値を検出することができるのであ
る（第４図ｅ）。

ところで、ピークホールド値を解除する時定数
が大きくなるほど実際の流量に対する応答性が低
下するので、機関回転数信号から、回転数に応じ
て放電時定数を変えるようにすれば、流量測定誤
差が機関回転数によつて変動するのを防止でき、
応答性を高めることもできる。

また、マイクロコンピユータを利用して制御を
行うときは、ピークホールド回路１１によつて
次々とホールドされた最小値を抽出し、これによ
り予め吸入空気量に対応した渦周期を記憶したテ
ーブルから流量値を読み出し、この結果にもとづ
いて制御回路で燃料流量を演算するようにしても
よい。

以上説明したように本発明によれば、カルマン
渦列の欠落等に伴う不規則波に比べ相対周期の短
い、流量に正確に比例した規則波を検出し、これ
にもとづいて吸入空気量を演算するので、絞弁全
開時など吸気脈動の大きい運転域でも、カウント
ミスによる測定誤差をなくすことができ、空燃比
の制御精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置のブロツク回路図、第２図は
その作動タイムチヤートである。第３図は本発明
のブロツク回路図、第４図はその作動タイムチヤ
ートである。 ２……吸弁、３……カルマン渦発生体、５……
熱線、６……カルマン渦検出回路、８……周波数
電圧変換回路、９……平均化回路、１１……ピー
クホールド回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 絞弁上流の吸気通路に配設したカルマン渦発
   生体と、渦発生に伴う圧力変化に応じた電圧値を
   出力するカルマン渦検出回路とを備え、この検出
   信号の周波数によつて吸入空気量を演算するよう
   にした吸入空気量測定装置において、前記電圧値
   のピークホールド処理によりカルマン渦検出波の
   うちの相対的に短周期の成分を検出する手段と、
   当該短周期成分を示すピークホールド値を平均化
   してこれを吸入空気量信号として出力する手段と
   を設けたことを特徴とする吸入空気量測定装置。