JPS6014908Y2 - 内燃機関の吸入空気量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関の燃料噴射装置等に用いる吸入空気量
検出装置に関し、特に故障等のフェイルセーフ機構に関
する。

従来の電子制御方式の燃料噴射装置においては通常、エ
アフローセンサを用いて吸入空気量（単位時間当りの空
気流量、以下同じ）を検出していた。

しかしエアフローセンサは、吸入空気量に比例したアナ
ログ電圧信号を出力するものであるため、最近のように
信号処理方式がマイクロコンピュータを用いたディジタ
ル方式に移行してくると、アナログ電圧信号をディジタ
ル信号に変換して用いねばならず、そのため演算回路が
複雑になるという問題が生じている。

またエアフローセンサはフラップの移動量で計測する方
式のため、吸気抵抗が増加すると共に、比較的大型でエ
ンジンルーム内の空間利用度の点でも問題がある。

上記の諸問題を解決するため、吸入空気量に比例した周
波数の信号を出力するセンサ、例えばカルマン渦流量計
を吸入空気量検出装置として用いることが考えられる。

しかしカルマン渦流量計は、従来は主として計測器とし
て用いられていたため、故障時のフェイルセーフ機構に
関しては全く考慮されていなかった。

そのため車両の燃料噴射装置用の吸入空気量検出装置と
して用いた場合、該装置が万一故障した場合には機関が
停止又は異常動作するおそれがあり、実用上問題があっ
た。

本考案は上記の点に鑑みてなされたものであり、流量計
の故障を検出して警報を発すると共に、故障時において
も所定流量相当の疑似信号を出力する吸入空気量検出装
置を提供することを目的とする。

以下図面に基づいて本考案を詳細に説明する。

第１図は本考案に用いるカルマン渦流量計の一例の断面
図である。

第１図において、１は空気流管、２は角柱又は円柱状の
渦発生体、３は渦発生体２に設けられた空気流の方向と
直交する貫通孔、４は貫通孔３内に設けられた電熱線（
電気抵抗線）、５及び６はカルマン渦である。

上記のカルマン渦の発生周期は空気の流速に応じて定ま
り、流速が大きくなるほど発生周期は短くなる。

また１個のカルマン渦が発生するたびに貫通孔３を空気
が流れ、電熱線４から熱を奪うので、電熱線４の抵抗値
はカルマン渦が発生するたびに変化する。

この変化を検出すれば、カルマン渦の発生周期、すなわ
ち空気流量を検出することが出来る。

次に第２図は本考案の一実施例図である。

また第３図は第２図の回路の信号波形図であり、ａ〜ｆ
は第２図の同符号を付した個所の信号波形を示す。

第２図において、Ｒ１は第１図の電熱線４の抵抗であり
、３個の抵拮Ｂ□〜Ｒ３とでブリッジ回路を構成してい
る。

このブリッジ回路のＭ点とＮ点との不平衡電圧を差動増
幅器８で増幅すると信号ａのごとき波形が得られる。

この信号ａの周波数は空気流量に比例している。

次に信号ａを交流増幅器９に与えて交流分のみの信号す
を作り、これを波形整形回路１０に与えると、空気流量
に比例した周波数のパルス信号Ｃが得られる。

一方、比較器１３はＭ点の電圧と基準電圧Ｖｓとを比較
し、基準電圧Ｖｓの方が小さいとき高レベルの信号を出
力する。

この基準電圧Ｖｓはブリッジ回路の電源８の電圧Ｖｏよ
りやや低い値に設定しておく。

正常時においてはＭ点の電圧は電源電圧Ｖｏを抵抗Ｒ□
とＲ１とで分圧した値となり、基準電圧Ｖｓより低い値
になり、比較器１３の信号ｄは低レベルになる。

そのためアンドゲート１５は閉じており、その信号ｅは
低レベルになっている。

したがって正常時においてはパルス信号Ｃがオアゲート
１１を介して出力端子１２から空気量信号ｆとして出力
される。

次に、第１図の電熱線が断線した場合には、抵抗Ｒｔが
無限大になる。

そのためＭ点の電圧は電源電圧Ｖｏと等しくなり、基準
電圧Ｖｓより大きくなるので信号ｄは高レベルになり、
アンドゲート１５が開く。

アンドゲート１５が開くと発振器１４から出力される所
定周波数の疑似信号が信号ｅとして出力される。

このときパルス信号ｃは低レベルになっているから、上
記の信号ｅがオアゲート１１を介して出力端子１２から
空気量信号ｆとして出力される。

なお上記の発振器１４から出力される疑似信号の周波数
は、機関が停止せずに運転者が異常に気の付く程度の値
、例えばアイドリング時よりやや高回転時の吸入空気量
に相当した周波数に設定しておく。

また比較器１３の信号ｄが高レベルになると、トランジ
スタＱ１がオンになってランブレが点灯し、異常発生を
警報するようになっている。

なお上記の実施例はカルマン渦流量計を用いた場合を例
示したが、熱線風速計等を用いた場合にも適用すること
が出来る。

その場合、疑似信号は使用する流量計の出力に応じてデ
ィジタル信号又はアナログ信号を適宜用いる。

以上説明したごとく本考案によれば、流量計が故障した
場合には所定流量に相当する疑似信号を出力するので、
機関が停止してしまうおそれがなくなり、故障時には車
両を最寄りの安全な場所又は修理工場まで自刃で移動さ
せることが出来るので、車両運転上の安全性と利用性と
を向上させることが出来る。

また本考案を適用することにより、流量計として優れた
特性をもつカルマン渦流量計を車両の燃料噴射装置用の
吸入空気置針として実用化することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に用いるカルマン渦流量計の一例の断面
図、第２図は本考案の一実施例図、第３図は第２図の回
路の信号波形図である。 符号の説明、１・・・・・・空気流管、２・・・・・・
渦発生体、３・・・・・・貫通孔、４・・・・・・電熱
線、５，６・・・・・・カルマン渦、７・・・・・・電
源、８・・・・・・差動増幅器、９・・・・・・交流増
幅器、１０・・・・・・波形整形回路、１１・・・・・
・オアゲート、１２・・・・・・出力端子、１３・・・
・・・比較器、１４・・・・・・発振器、１５・・・・
・・アンドゲート。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 内燃機関の吸入空気量をパラメータの一つとして燃
   料供給量を制御する燃料制御装置に用いる吸入空気量検
   出装置において、空気流中に設けられた電熱線の抵抗変
   化又は電流変化を信号として取り出す流量計と、上記信
   号の異常から上記電熱線の断線を検出する第１の回路と
   、該第１の回路の信号に応じて作動し、断線時には所定
   流量相当の疑似信号を出力する第２の回路とを備えた内
   燃機関の吸入空気量検出装置。 ２ 上記流量計として、電熱線を検出素子としたカルマ
   ン渦流量計を用い、また上記第１の回路として、上記電
   熱線を一辺としたブリッジ回路の不平衡電圧が所定値以
   上になったとき断線と判別する回路を用いたことを特徴
   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。