KR900001383Y1 - 내연 기관의 흡입 공기량 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

내연 기관의 흡입 공기량 검출장치

제1도는 이 고안의 한 실시예에 의한 내연 기관의 흡입 공기량 검출장치의 구성도.

제2도는 동 장치의 요부 단면도.

제3도는 종래 장치의 구성도.

제4도는 종래 장치 및 이 고안에 관한 장치의 동작 파형도.

제5도는 흡입공기 통로내의 압력 고주파 성분을 포함하는 경우의 각 부 동작 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 와(渦)발생체 3 : 카르만와(渦)

4 : 초음파 발신자 5 : 초음파 수신자

6 : 발진회로 7 : 전압제어위상 편이 회로(偏移回路)

8 : 제1의 파형 정형회로 9 : 위상 비교기

10 : 루프필터 11 : 로우패스필터(Low pass filter)

12 : 흡입공기통로 12 : 압력취득구

14 : 제2의 파형 정형회로 15 : 압력센서

19 : 흡입공기량 검출 부재 21 : 검출제어회로

23 : 에어크리너

이 고안은 카르만 와를 이용한 내연 기관의 흡입 공기량 검출장치에 관한 것이다.

내연 기관의 연료 분사 시스템에는 흡입공기량을 시시각각으로 측정할 필요가 있으며, 흡입 공기통로중에 와 발생체를 설치하고 이와 발생체의 하류측에 생기는 카르만와를 계측하여 유체유량을 계측하는 소위 와류량계는 가동부가 없기 때문에 내진성이 풍부하여 이 동요 내연기관, 특히 자동차에 적합한 유량계인 것이다.

제3도는 종래의 와류량계를 표시한 것인데 이것은 일본국 특개소 58-56415호 공보에 표시된 것이다.

도면에 있어서 (1)은 와 발생체 (2)를 가지 유량계, (3)는 발생한 카르만와로써, 와 발생체(2)는 내연기관의 흡입 공기 통로에 설치되어 있다.

(4)는 카르만와 (3)의 열(列)을 횡단하여 초음파를 전파하도록 설치된 초음파 발신자, (6)은 초음파 발신자(4)을 여진(勵振)시키는 발진회로, (7)은 이 발진 회로 (6)의 출력신호에서의 위상편이각을 루프필터(10)의 출력 전압에 대응하여 제어하는 전압제어 위상편이 회로, (8)은 초음파 수신자(5)의 출력을 증폭정형하는 제1의 파형정형회로, (9)는 제1의 파형 정형회로(8)의 출력을 제1의 입력신호로 하고, 전압제어 위상편이회로(7)의 출력을 제2의 입력 신호로 하며 이 제1 및 제2의 입력신호의 위상차를 검출하는 위상 비교기, (10)은 위상비교기(9)의 출력에서 불필요한 주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터, (11)은 위상 비교기(9)의 출력에서 반송주파수 성분을 제거하는 로우패스필터이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다.

우선 초음파 발신자(4)에서 발신된 초음파는 카르만와(3)의 카르만와 열에 의하여 위상 변조되어 초음파 수신자(5)에 의해 수신된다.

그리고 이 수신파는 파형정형회로(8)에 의하여 파형정형된다.

또 위상 비교기(9), 발진회로(6), 전압 제어 위상 편이회로(7) 및 루프필터(10)에 위상동기 루프가 구성되어 있고 전압 제어 위상 편이회로(7)는 초음파 발진주파수신호의 높은 주파수 안정성을 그대로 유지시켜 위상 편이각만을 제어한다.

또, 위상 동기 루프에 있어서 루프필터(10)의 특성을 카르만와(3)에 의한 위상변조신호의 변조각 주파수에 충분히 고속으로 추축(追逐)할 수 있도록 설정한다.

루프필터(10)의 출력은 전압 제어 위상 편이회로(7)의 출력을 초음파 수신신호에 동기 되도록 변화시켜 그대로 위상 복조 출력이 된다.

위상 동기 루프의 위상 동기각은 위상 비교기(9) 및 루프필터(10)의 특성에 의하여 결정된다.

근래 IC화된 위상 비교기(9)를 사용하면, 0,, π, 등의 위상 동기각이 간단하게 실현될 수 있다.

그런데, 내연기관의 흡입공기는 균일한 흐름이 아니고, 맥동하고 있으므로, 와 발생체(2)가 발생하는 카르만와(3)는 불안전한 것이 된다.

이 흡입공기의 맥동은 특히 다기통기관에 있어서 각 흡기 변 작동의 중첩에 의하여 생기며, 부압의 서지펄스가 흡입변이 열리는 순간에 발생하여 드로틀밸브의 전개(全開)부근에서는 오리피스(orifice)효과도 생기지 않기 때문에 부압의 서지 펄스가 감퇴하지 않으며 카르만와(3)의 발생이 불규칙하게 된다.

이 때문에 흡입공기 통로3/8내에서는 제4a도의 점선으로 표시한 바와 같이 압력 변동이 생기며, 이로 인하여 로우패스필터(11)의 출력이 제4a도의 점선으로 표시한 바와 같이 맥동하며, 이 출력을 팽창정형하면, 제4b도에 표시한 것과 같이 되어 파선 부분을 파형 정형 출력이 탈락되어 카르만와(3)의 수를 올바르게 검출할 수 없으며 내연 기관의 흡입 공기량을 정확하게 검출할 수 없었다.

이 고안을 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 내연기관의 흡입 공기량을 정확하게 검출할 수 있는 내연기관의 흡입 공기량 검출장치를 얻는데 그 목적이 있다.

이 고안에 관한 내연기관의 흡입 공기량 검출장치는 압력센서는 압력센서의 출력 신호와 로우패스필터의 출력신호와의 차동의 합계를 정형하여 출력하는 제2의 파형 정형회로 등으로 되는 검출제어장치를 흡입 공기 통로를 형성하는 흡입공기량 검출부재의 외주부에 설치함과 동시에 압력 센서의 압력을 취득구를 흡입 공기량 검출부재의 외주부 압력을 검출하도록 설치하고, 또 이들의 흡입 공기량 검출 부재 및 검출 제어회로를 에어크리너에 내장시키는 것이다.

이 고안에 있어서는 공기 통로 면적이 큰 에어크리너내의 압력을 압력센서로 검출하여 흡입공기 통로내의 압력에 포함되는 고주파 성분을 제거하며 또 이 압력센서의 출력 신호와 로우패스 필터 출력과의 차동의 합계를 구하여 흡입공기 통로내의 압력 변동에 기인하는 로우패스 필터의 출력의 맥동을 상쇄시킨다.

이하, 이 고안의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.

제1도에 있어서 12는 와 발생체(2)가 그 내부에 설치되어 있는 내연기관의 흡입공기 통로 13은 로우패스 필터(11)의 출력측에 설치된 제1의 CR 직렬회로, 14는 이 제1의 CR 직렬회로(13)의 출력측에 설치된 제2의 파형 정형회로, 15는 흡입공기통로(12)의 상류에 설치된 압력취득구(12a)에 접속된 압력센서, 16은 압력센서(15)의 출력측에 설치된 증폭기 17은 증폭기(16)의 출력측에 설치된 인버터, 18은 인버터(17)의 출력측에 설치된 제2의 CR 직렬회로로써, 이 제2의 CR 직렬회로(18)의 출력측은 제2의 파형 정형회로(14)의 입력측에 접속되어 있다.

또, 제2도는 상기 흡입공기량 검출장치의 요부 구성을 나타내는 단면도이다.

제2도에 있어서 19는 흡입공기 통로(12)를 구성하는 흡입 공기량 검출부재, 20은 흡입 공기량 검출부재(19)의 공기량 상류측에 설치된 호니컴(Honey Comb)형 정류부재, 21은 발진회로(6), 전압 제어 위상 편이회로(7) …로우패스터(11) 및 제1의 CR 직렬 (13) … 제2의 CR 직렬회로(18)등으로 되는 검출제어회로로써 흡입 공기량 검출부재(19)의 외주에 설치되며 그 압력센서(15)의 압력취득구(12a)는 흡입 공기량 검출부재(19)의 외주부 압력을 검출하도록 설치되어 있다.

또 22는 압력취득구(12a)와 압력센서(15) 사이에 설치된 필터이다.

이들의 흡입공기량 검출부재(19) 및 검출제어회로(21)은 에어 크리너(23)의 필터(24) 내측에 설치되어 있다.

다음에 이 구성의 흡입 공기량의 검출 장치의 동작에 관하여 설명한다.

제4a도의 파선으로 표시한 흡입공기통로(12) 내의 압력변동은 압력센서의 (15)에 의하여 제4c도에 표시한 바와 같이 검출되고 이 검출치는 증폭기(16)에서 압력 변동에 해당하는 값이 되도록 n배로 증폭된 후 제4d도로 표시한 바와 같이 인버터(17)에서 반전된다.

로우패스필터(11)의 출력 및 인버터(17)의 출력을 각각 제1 및 제2의 CR 직렬회로(13)(18)에 의하여 평활된 후 가산되며, 제2의 파형정형회로(14)에 의하여 파형정형된다.

이때 로우패스필터(11)의 출력의 맥동은 상쇄되고 제2의 파형정형회로(14)의 출력은 제4b도의 파형에서 점선부분의 탈락이 없는 것으로 되어 흡입 공기량을 정확하게 검출할 수 있다.

또, 압력센서(15)의 압력취득구(12a)는 에어크리너(22) 내에 설치되어 있기 때문에 다음에 설명하는 바와 같이 압력의 고주파 성분의 영향을 받지도 않는다.

즉 초음파 수신자(5)는 근방의 흡입공기 통로(12)내의 압력에는 와 발생체(2)의 하류의 흡입공기 통로의 설계에 의하여 제5a도에 표시한 바와 같은 고주파 성분을 포함하게 된다.

그리고 로우패스필터(11)의 출력 신호의 맥동은 초음파 발신자 및 수신자(4)(5)의 저주파 압력 추종성에 의하여 여과되어 제5b도와 같이 출력 신호로 되지만, 압력센서(15)는 고주파까지 추종성을 갖고 있으므로 이 압력센서(15)의 출력을 n배하여 가산(제5c도)하면 제5d도에 표시한 바와같이 압력이 고주파 성분의 영향을 받아 흡입공기량의 검출을 정확하게 할 수 없는 우려가 있다.

이러한 문제는 흡입공기 통로(12)의 면적을 크게하고 그 흡입공기통로(12)의 유체적인 고주파 임피던스를 저하시키므로서 고주파 성분이 흡수되어 해결할 수가 있다.

따라서, 상기 실시예와 같이 출력취득구(12a)를 에어크리너(22)내에 설치하면 에어크리너(22)는 흡입 공기 통로(12)에 설치된 면적 확대부로 생각하기 때문에 압력의 고주파 성분의 영향을 받는 일이 없다.

또 면적 확대부를 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 스페이스 절약화 및 코스도 다운을 도모할 수 있다.

이상과 같이 이 고안의 흡입공기량 검출장치에 의하면 흡입공기통로의 압력 변동에 의하여 생기는 로우패스 필터의 맥동을 상쇄함과 동시에 압력 취득구 및 검출제어회로를 에어크리너 내에 설치하였으므로 내연기관의 흡입 공기량을 정확하게 검출할 수 있으며, 또 스페이스 절약 및 저렴화 할 수 있는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 내부에 카르만와를 발생시키는 와 발생체를 가진 흡입공기 통로를 형성하는 흡입공기량 검출부재, 이 흡입공기량 검출부재의 외주부에 설치되고 상기 카르만와의 흐름을 횡단하여 초음파를 전파시키는 초음파 발신자 및 카르만와에 의하여 위상 변조된 초음파 발신자로 부터의 초음파를 수신하는 초음파 발신자, 상기 초음파 발신자를 여진시키는 발진회로와, 상기 초음파 수신자의 출력을 정형하는 제1의 파형정형 회로와, 이 제1의 파형정형회로의 출력신호를 제1의 압력으로 하는 위상 비교기와, 이 위상 비교기의 출력을 불필요 주파수를 제거하는 루프 필터와, 상기 발진 회로의 출력신호로부터의 위상편이 각을 상기 루프필터의 출력전압에 대응시켜 제어하는 전압제어 위상편이 회로와, 이 전압제어 위상 편이 회로의 출력을 제2의 입력으로 하며, 제1의 입력과 제2의 입력의 위상차를 출력하는 상기 위상비교기의 출력신호에서 반송주파수 성분을 제거하는 로우패스 필터와, 압력센서와, 이 압력센서의 출력신호와 상기 로우패스필터의 출력신호의 차동의 합계를 정형하여 출력하는 제2의 파형정형회로 등으로 되는 검출 제어회로를 구비한 내연기관의 흡입공기량 검출장치에 있어서, 상기 검출제어회로를 상기 흡입공기량 검출부재의 외주부에 설치함과 동시에 상기 압력센서의 압력취득구를 상기 흡입공기량 검출부재의 외주부 압력을 검출하는 위치에 설치하고 이들의 흡입 공기량 검출부재 및 검출제어회로를 에어크리너에 내장시키는 것을 특징으로하는 내연기관의 흡입공기량 검출장치.