JPS59197825A

JPS59197825A - エンジン吸気量検出装置

Info

Publication number: JPS59197825A
Application number: JP58073328A
Authority: JP
Inventors: Akira Takahashi; 晃高橋; Yoshiro Danno; 団野　喜朗
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1984-11-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エンジンの吸気量を検出するための装置に関
する。

従来より、カルマン渦を検出することにより、エンジン
吸気量を検出する手段が提案されている。

そして、エンジン吸気量検出のためのカルマン渦検出手
段としては、超音波によるドツプラ現象を利用するもの
や、熱線風速計を利用するもの等が提案されている。

しかしながら、超音波を利用する前者の手段の場合、超
音波の発信器や受信器を含め、回路が複雑になるという
問題点があり、他方熱線風速計を利用する後者の手段の
場合は、熱線の汚れにより高流量域での感度低下が問題
となり、また両者とも、外部からの電波障害に弱く、Ｓ
Ｎ比が悪いという問題点がある。

本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
カルマン渦を光学的に検出することにより、簡素な構成
で、ダイナミックレンジが広く、しかもＳＮ比の良い、
エンジン吸気量検出装置を提供することを目的とする。

このため、本発明のエンジン吸気量検出装置は、エンジ
ンの吸気量を検出すべく、エンジン吸気通路にカルマン
渦発生部々４をそなえ、同カルマン渦発生部材によって
その下流側に発生しすこカルマン渦を光学的しこ検出し
うるカルマン渦検出手段か設けられたことを特徴として
いる。

以下、図面により本発明の実施例について説明すると、
第１〜４図はその第１実施例としてのエンジン吸気量検
出装置を示すもので、第１図はその概略構成図、第２図
はそのカルマン渦検出のための信号系を示すブロック図
、第３，４図はそれぞれその第１．第２変形例を示す・
慨略構成図である。

第１図に示すごとく、エンジン吸気通路１には、カルマ
ン渦発生部材３．３ａが配設されており、これによりこ
のカルマン渦発生部ｉＭ’　３　、３　ａによってその
下流側にカルマン渦５が発生する。

そして、カルマン渦発生部材３，３ａよりも下流側には
、光弾性素子４が配設されている。

この光弾性素子４は応力を受けると応力方向の屈折率が
変わり、この屈折率変化により、この方向の偏光成分の
速度も変わって、他方向成分との間で位相差を生じ、楕
円偏光を生しさせるもので、この光弾性素子・１として
は、例えばアクリル、エポキシ、　ｌ）　Ａ　Ｐ　（ジ
アクリルフタレート）などの高分子材や１．、．１Ｎｂ
Ｏ３の単結晶イ・４が用いられる。

すなわち、光弾性素子４がカルマン渦発生部材３゜３ａ
よりも下流側に設けられているので、左右交互に発生す
るカルマン渦５に基づく圧力変動により、光弾性素子４
の両側面が交互に応力変化を受けるため、この光弾性素
子４中を通過する光が偏光し、これによりカルマン渦情
報をこの光弾性素子４で光情報に変換することができる
。

ところで、カルマン渦検出のための信号系は、第２図の
ようになる。この信号系では、まず、光送信器６および
発生ダイオード７により光を発生し、この光を、光ファ
イバ８で伝送しマイクロレンズ９によって方向性をもた
せ、更に偏光子１０で偏光させてから、光弾性素子４へ
供給する。

このようにして光弾性素子４へ供給された光は、カルマ
ン渦５によってその情報をもつ位相変化を生じ、楕円偏
光となるが、この光は、λ／４板１１および検光子１２
で光の強度（光量）に変換されたのち、マイクロレンズ
１３で集光され、光ファイバ１４で伝送されて、受光素
子１５および受光器１６で電圧又は電流に変換される。

このようにしで光電変換された電気信号は、カルマン渦
情報（エンジン吸気量情報）を有しており、この電気信
号か適宜゛のインタフェースを介して図示しないコント
ローラとしてのマイクロプロセッサ（コンピュータ）へ
供給され、ここで適宜の演算が行なわれて、その後イン
ジェクタによる燃料供給制御（空燃比制御）等に供され
る。

このように、エンジン吸気量をもつカルマン渦情報を光
弾性素子４を用いて光学的に検出することが行なわれる
ので、構造が簡素となり、しかも汚れなどの影響を受け
ず広いダイナミックレンジで、且つ、極めてＳＮ比の良
い検出が可能となるのである。

なお、マイクロレンズ９，１３は省略してもよい。

また、第１図中の符号２は整流板を示している。

さらに、第３図に示すように、光弾性素子４を、両側に
圧力導入孔を形成された中空のカルマン渦発生部材３１
内に設けてもよく、この場合もカルマン渦発生にイ１１
′う圧力変動を光弾性素子４が受けることにより、カル
マン渦情報ひいてはエンジン吸気量情報を得ることかで
外る。

なお、この第３図中、第１図と同じ符号はほぼ同様の部
分を示している。

また、この第３図においても、信号系は第２図と同様の
ものが使用される。

さらに、第４図に示すような信号系を使用することもで
終る。すなわちまずレーザー光源１７からのレーザー光
をハーフミラ−のごときビームスプリッタ１８で光ファ
イバ１９．２１に分割する。

光フアイバ１９側へ分割された光は、第１，３図とほぼ
同様の状態でエンジン吸気通路１内に配設された光フア
イバ部分へ供給され、ここでカルマン渦５による応力変
化に基づく光ファイバ１９の伸縮および光弾性効果によ
り、レーザー光の位相がずれる。

このようにして位相がずれたレーザー光は、再度他のビ
ームスプリッタ２２で、光フアイバ２１側へ分割された
光と干渉せしめられ、これを受光器２３で検出すること
が行なわれる。

このとき、信号処理器２４や位相調整器２０によって、
光フアイバ２１内のレーザー光の位相をフィードバック
制御により０点調整することにより、カルマン渦情報ひ
いてはエンジン吸気量情報をイ３る。

第５図は本発明の第２実施例としてのエンジン吸気鼠検
出装置を示す１既略構成図であり、第５図中、第１〜４
図と同し符号はほぼ同様の部分を示す。

この第２実施例は、温度分布か暖冷二相になった流体（
気体）層（第５図においてハンチングのある部分が暖い
層、ハンチングのない層か冷い層である）のほぼ境界部
−二、カルマン渦５か発生するように、カルマン渦発生
部材３，３ａを設けたものである。これにより温度境界
部か波状になるが、溜４度の違いによυ両層間の屈折率
か異なるため、波状境界部でレンズ（幾能を発揮するこ
とになる。すなわちマイクロレンズ２５からこれにヌ・
１向する位置に設けられた検光子２Ｇへ光を発すると、
カルマン渦５の発生に応して、検光子２６で受ける光量
か明（第５図において符号して示す）と１債（第５図に
おいて符号Ｉ）で示す）とを繰返えすため、この光量変
化を検出すれは、カルマン渦情報の検出が可能となるの
である。

なお、第５図中の符号２７は吸入空気を暖めるためのヒ
ータを示しているが、排気熱を利用して吸入空気を暖め
る場合には、このヒータ２７は不要が、あるいは小容量
の補助的なものでよい。

第６〜８図は本発明の第３実施例としてのエンジン吸気
量検出装置を示すもので、第６図はその概略構成図、第
７図はそのカルマン渦検出部材の配設状態を示す模式図
、第８図はその動作説明図であり、！＠６〜８図中、第
１〜５図と同し符号はほぼ同様の部分を示している。

この第３実施例では、カルマン渦発生部材３２゜３２ａ
の下流側に、マイクロレンズ２５から検光子２６へ照射
される光を遮断することによってカルマン渦情報を検出
するカルマン渦検出部材２８が設けられている。

このカルマン渦検出部材２８は、第７図に示すように、
両端狭帯部２８ａをエンジン吸気通路１の内壁に固着さ
れ、その中央部にカルマン渦５の圧力変動を受ける板状
部２８１〕を有したものである。これによりカルマン渦
５による圧力変動を板状部２８ｂが受けると、この板状
部２８ｂが第８図に示すようにねしれ、マイクロレンズ
２５からの光をそらして遮断する。なお、ｌｘ状部２８
１）は、カルマン渦のないところでは、第６し１（こ示
すようｔこ、ねしれず９こマイクロレンズ２５から検光
子２６への光の経路に沿う姿勢をとるため、マイクロレ
ンズ２５からの光は遮断されず、検光子２６へ到達でき
る。

このよう１こ、カルマン渦検出部材２８の板状部２８１
〕が、カルマン渦５の１王力変動に応してマイクロレン
ズ２５からの光を遮断するので、検光子２６で得られる
オンオフ情報により、カルマン渦情報ひいてはエンジン
吸気量情報を得ることかで終る。

第９図は本発明の第４実施例としてのエンジン吸気量検
出装置を示す概略構成図であり、第９図中、第１〜８図
と同じ符号はほぼ同様の部分を示している。

このｔ５４実施例で１よ、カルマン渦発生部材３，３ａ
の下流側に、マイクロレンズ２５から検光子２６へ照射
される光を透過するカルマン渦検出部材２９が設けられ
ている。

このカルマン渦検出部材２９は、−側を枢着されて第９
図中の矢印ａ方向に揺動可能なように構成されており、
これによりカルマン渦５による圧力変動を受けると、カ
ルマン渦検出部材２９が矢印ａ方向に揺動するため、光
の透過量が変わる。したがって検光子２６か受ける光の
透過量の変化により、カルマン渦情報ひいてはエンジン
吸気量を得ることができる。

なお、この第４実施例では、カルマン渦検出部材２つに
付着する汚れの影響を受ける場合があるが、その他は前
述の実施例とほぼ同様の効果ないし利点を得ることがで
トる。

また、前述の第２〜４実施例において、マイクロレンズ
２Ｓへは、第２図を参照すればわかるように、光ファイ
バ８を介して光送信器６および発光ダイオード７からの
光が伝送され、検光子２６からは、同じく第２図に示す
ごとく、光ファイバ１４を介して受光索子１５および受
光器１６へ光が伝送されるようになっている。

さらに、偏光子１０は、第１，２図に示す装置について
のみ必要で、他の図に示す装置には不要である。

以」二詳述したように、本発明のエンジンｌ吸気量検出
装置によれは、エンジンの吸気量を検出すべく、エンノ
ン吸気通路にカルマン渦発生部材をそなえ、同カルマン
渦発生部４・４によってその下流側に発生したカルマン
渦を光学的に検出しうるカルマン渦検出手段が設けられ
るという簡素な構成で、グイナミンクレンジを広くでト
るほか、ＳＮ比を改善して、正確なエンジン吸気１Ｍを
検出でとる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の第１実施例としてのエンジン吸気
量検出装置を示すもので、第１図はその概略構成図、第
２図はそのカルマン渦検出のための信号系を示すブロッ
ク図、第３，４図はそれぞれその第１．第２変形例を示
す概略構成図であり、第５図は本発明のｔｌＳ２実施例
としてのエンノン吸気量検出装置を示す概略構成図であ
り、第６〜８図は本発明の第３実施例としてのエンジン
吸気量検出装置を示すもので、第６図はその概略構成図
、第７図はそのカルマン渦検出部祠の配設状態を示す模
式図、第８図はその動作説明図であり、第９図は本発明
の第４実施例としてのエンジン吸気量検出装置を示す概
略構成図である。１・・エンジン吸気通路、２・・整流板、３，３ａ・・
カルマン渦発生部祠、４・・光弾性素子、５・・カルマ
ン渦、６・・光送信器、７・・発光ダイオード、８・・
光ファイバ、９・・マイクロレンズ、１０・・偏光子、
１１・・λ／４板、１２・・検光子、１３・・マイクロ
レンズ、１４・・光ファイバ、１５・・受光素子、１６
・・受光器、１７・・レーザー光源、１８・・ビームス
プリッタ、１９・・光ファイバ、２０・・位相調整器、
２１・・光ファイバ、２２・・ビームスプリッタ、２３
・・受光器、２４・・信号処理器、２５・・マイクロレ
ンズ、２６・・検光子、２７・・ヒータ、２８・・カル
マン渦検出部材、２８ａ・・カルマン渦検出部材の両端
狭帯部、２８ｂ・・カルマン渦検出部材の板状部、２つ
・・カルマン渦検出部材、３１、．３２．３２ａ・・カ
ルマン渦発生部材。復代理人　弁理士　飯沼義彦第１図　　　　　　第２図第４図１第５図　　　第６図　　　第７図第８図　　　　　　第９図

Claims

【特許請求の範囲】

エンノンの吸気量を検出すべく、エンジン吸気通路にカ
ルマン渦発生部材をそなえ、同カルマン渦発生部材によ
ってその下流側に発生したカルマン渦を光学的に検出し
うるカルマン渦検出手段が設けられたことを特徴とする
、エンジン吸気量検出装置。