JP2000513183A - 電磁障害を抑制する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 非対称システムの電磁障害および／または電気的障害の深刻さを緩和する電磁障害および／または電気的障害の抑制装置である。この抑制装置では、アンテナを利用して、障害信号から発生した障害電圧に理想的には等しい電圧を発生させる。互いに直列に取り付けられた、２つの互いに逆向きのダイオード、コンデンサ、およびインダクタを有する同調回路は、可能な限り障害電圧に近い電圧を発生させ、非対称システムの影響を中和する。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁障害を抑制する装置発明の背景 １．発明の分野 本発明は一般に、電気的障害および電磁障害の抑制に関し、さらに詳細には、 自動車の触媒コンバータのガソリンの空気との混合などの動作を制御する電子回 路に影響を及ぼす障害を防止することに関する。 ２．従来技術の説明 大気汚染に関する厳しい制限があるので、汚染物質レベルを最低限に抑えるた めに、自動車の排気は厳密に制御されている。触媒コンバータは、排気ガスを浄 化するために使用される。触媒コンバータの効率は、厳密に制御された空気／ガ ソリンの混合に大きく依存する。いくつかのパラメータが考慮され、コンピュー タによって動作させられ、次いでそのコンピュータが空気／ガソリン比を調節し 、汚染物質レベルを最低限に抑える。通常は、電磁センサ、ピエゾ抵抗センサ、 ホール効果センサ、ＣＴＮ型プローブ、および酸素プローブを使用して、データ を収集する。このデータはコンピュータなどの計算装置に送信され、そこでエン ジンの点火および燃料噴射を駆動するように処理され、使用される。 様々なセンサで収集したデータを電子コンピュータを使用して操作するが、電 子コンピュータは生成した結果に影響を及ぼすことがある電気的障害および電磁 障害を受けることがあり、その結果、触媒コンバータの効率に悪影響を及ぼす。 コンピュータが演算するのに必要なデータを収集するために使用されるプローブ 自体も、計算装置の正確さを低下させる障害信号を発生する。車両外部の環境か らの障害も、計算装置の正確さを低下させる。外部障害は、データ収集時のセン サやプローブを妨害し、各構成部品がデータを収集しようとする際にそれらに悪 影響を及ぼす可能性もある。 障害信号はエンジンの性能を乱し、燃料消費を非効率的にし、汚染を招く。現 在のところ、構成部品を交換する以外にこの問題の解決策はなく、これはユーザ には高い運転コストを、製造業者には高い保証コストをもたらす。 電気信号は、異なる多くのソースが発生する障害によって汚染される。この信 号は、障害信号が発生させる「ノイズ」を最小限に抑え、「有効」信号を分離し ようとして、フィルタリングされまたは処理される。「有効」信号と同じ周波数 帯域内の障害は、処理がより困難である。Ｔｅｒａｔａｎｉらの米国特許第４０ ８１７４０号には、分圧器の線路と、接地との間に接続されたコンデンサが開示 されている。その接地はシャシ接地（chassis ground）とは異なる。このコンデ ンサは、分圧器の線路と接地の間に出現する高周波ノイズを吸収するが、ノイズ 障害中に起こる振幅差には対処しない。同様に、Ｓｉｎｎｉｎｇｅｒの米国特許 第３２５６４８７号、および米国で出願されたフランス特許第９３−０６３９１ 号には、位相が逆の信号を障害信号に注入することにより、システムの雑音に対 する信号比を最大限にするように働く装置が開示されているが、これを自動車の 非対称システムで使用すると損害が大きくなることになる。位相が逆の信号を注 入すると、本発明の場合のように障害電圧の影響が打ち消されるのではなく、そ の影響は２倍になる。Ｓｉｎｎｉｎｇｅｒが教示する障害抑制システムでは、障 害信号の位相関係が互いに異なり、理想的には１８０°位相がずれていることが 必要である。同様に、フランス特許第９３−０６３９１号には、２つの発光ダイ オードを並列に含むフィルタリング装置、および位相が逆の電流をその機械の接 地部分に注入し、振幅の大きな障害を解消する処理装置が開示されている。フラ ンス特許第９３−０６３９１号の教示は、本発明の教示と正反対であるだけでな く、機能的に不可能である。このフランス特許の処理装置はコンデンサである。 コンデンサは振幅を処理することはできず、また開示のダイオードはフィルタリ ングしない。上述のように、位相が逆の電流が注入されると、障害信号は打ち消 されるのではなく、事実上２倍になる。 自動車システムでは、１つにまとまって完成したアセンブリとして動作する多 くの構成部品がある。個別には、これらの構成部品はそれぞれ、電磁場適合性（ ＥＭＣ）基準を満たさなければならない。しかし、個別の構成部品が組み合わさ ったときには、そのアセンブリはＥＭＣ基準を満たさなくても良い。さらに、自 動車製造業者は、車本体の金属部分は実際には接地でないが、接地としてそれら を利用する。車本体の「接地」は、電池対物質、あるいは電気機器の２つ以上の 部品に共通の１つまたは複数のインピーダンスを通る電流の伝導によって発生し た障害を受ける。全ての導体は固有のインピーダンスを有し、これは低い周波数 ではほとんど無視できる。しかし、高調波電流は、周波数の上昇とともに増大す るインピーダンスにかかる高調波電圧を発生させることになる。高調波電圧は「 有効」信号と干渉し、触媒コンバータの効率に悪影響を及ぼす。磁気結合および 容量性結合も「有効」信号と干渉することがある。 非対称システムへの障害信号の影響を適当に中和する単純かつ費用効率の高い 装置が必要とされている。発明の概要 本発明の電磁障害抑制装置は、触媒コンバータの動作への電磁障害の深刻さを 緩和する。この電磁障害抑制装置では、アンテナを利用して、障害信号によって 発生する障害電圧と理想的に等しい電圧を発生させる。 本発明の装置では、互いに直列に取り付けられた対向する２つのダイオード、 コンデンサ、およびインダクタを有する同調回路を利用して、可能な限り障害電 圧に近い電圧を発生させ、非対称システムへのその影響を中和する。 本発明の目的は、非対称システムへの障害信号の影響を中和することである。 本発明の別の目的は、自動車の排気システムからの汚染排出物のレベルを制御 することである。 本発明のさらに別の目的は、自動車の触媒コンバータの動作が非効率的になる のを防止することである。 本発明のさらに別の目的は、電磁障害の深刻さを緩和することである。 本発明のさらに別の目的は、自動車のコンピュータが自動車の排出物を制御す る動作を改善することである。図面の簡単な説明 第１図は、プローブ、一対のねじれた導体、および増幅器を含む対称システム の概略図である。 第２図は、第１図の対称システムにかかる障害電圧を表すグラフである。 第３図は、プローブ、２つの導体、および増幅器を含む非対称システムの概略 図である。 第４図は、第３図の非対称システムにかかる障害電圧を表すグラフである。 第５図は、本発明の障害抑制装置の位置を示す非対称システムの概略図である 。 第６図は、本発明の障害抑制装置の概略図である。好ましい実施形態の詳細な説明 電気的外乱が電気制御に影響を及ぼすのを防止する最良の方法は、航空宇宙技 術で使用される対称制御システムを利用することであることは、従来技術で一般 に知られている。対称システムはどのような周波数範囲内でも理想的である。第 １図に示す対称システムは、センサ１、一対のねじれた導体Ｃ１、Ｃ２、及び利 得Ｇを有する増幅器２を含む。第２図を参照すると、障害信号によって誘導され る電圧Ｖｐ１およびＶｐ２は、第１図の双方の導体Ｃ１およびＣ２上で同じ振幅 および位相を有する。出力電圧Ｖｓを第２図に示す。第１図に示す２つの導体Ｃ １およびＣ２はそれぞれ固有のインピーダンスを有する。増幅器の入力はＥ１お よびＥ２である。電圧信号Ｖｓの符号は各導体上で反対となる。したがって、 Ｖｓ＝Ｇ（Ｅ１−Ｅ２） （１） であるとき、 Ｅ１−（−Ｅ１）＝Ｅ１＋Ｅ１ （２） または Ｖｓ＝２Ｅ１×Ｇ （３） となる。 障害信号は、 Ｖｐ１−（Ｖｐ２）＝Ｖｐ１−Ｖｐ２ （４） であり、 Ｖｐ１＝Ｖｐ２ （５） である場合には、 障害信号の出力電圧は０となる。残念ながら、自動車産業では、主にコスト面の 理由から対称の基本原則は利用されない。 自動車技術で使用される非対称システムは第３図で最もよく示されている。対 称システムで一対の導体Ｃ１およびＣ２を使用したのに対して、非対称システム では、個別の導体１１および１２を使用する。非対称システムの一方の導体１１ はソースに取り付けられ、もう一方の導体１２はシステム接地Ｇに直接取り付け られる。上述のように、自動車産業で使用する「接地」は、自動車本体の金属部 分であり、実際の地面ではなく、潜在的障害を引き起こす。 非対称システムでは、センサ１が発生させる過渡的または障害信号は一方の導 体１１上のみで起こり、その後その振幅は増幅器２の利得Ｇ倍に拡大される。こ れを第４図に概略的に示す。第３図を参照すると、電圧Ｖ１は入力Ｅ１に印加さ れる。Ｅ２の電圧は０である。したがって、上記の式（１）を使用すると、 Ｖｓ＝Ｇ（Ｅ１−Ｅ２） （６） または Ｅ１−Ｅ２＝（Ｖ１−０） （７） となる。 障害電圧Ｖｐ１が導体１１上で誘導された場合には、入力Ｅ１の電圧は、 Ｅ１＝Ｖ１＋Ｖｐ１ （８） であり、ここで Ｅ２＝Ｖ２＝０ （９） であり、 Ｅ１−Ｅ２＝Ｖ１＋Ｖｐ１ （１０） となる。 この例では、Ｖｓの電圧は、 Ｖｓ＝Ｇ（Ｖ１＋Ｖｐ１） （１１） となり、これにより障害電圧Ｖｐ１は通過し、増幅器の利得倍に拡大される。 本発明は、障害電圧Ｖｐ１とほぼ一致する信号Ｖｐ２を導入し、それにより障 害信号の影響を緩和し、対称システムをシミュレートすることによって、増幅器 ２で障害信号が誘導する障害信号Ｖｐ１の影響を最低限に抑える。理想世界の目 的は、Ｖｐ２をＶｐ１と等しくすることである。しかし実際の世界では、理想値 は常に可能であるわけではなく、未知の原因によるわずかな変動が存在する。当 業者なら、正確にＶｐ１と等しいＶｐ２の値を得ることの困難さがわかるであろ う。Ｖｐ２の値は、可能な限りＶｐ１の値と一致させなければならない。Ｖｐ２ がＶｐ１に近づくほど、障害信号の影響は大きく減少する。第５図を参照すると 、本発明の抑制装置１０は接地導体１２に取り付けられている。抑制装置１０は 、導体１１上で入力Ｅ１に向かって起こる障害電圧Ｖｐ１に等しい電圧Ｖｐ２を 導入する。 したがって、上記の式（２）を使用すると、 Ｅ１−Ｅ２＝（Ｖ１＋Ｖｐ１）−（Ｖ２＋Ｖｐ２） （１２） となり、 Ｖｐ１＝Ｖｐ２ （１３） であるので、 Ｅ１−Ｅ２＝Ｖ１−Ｖ２ （１４） となり、また導体１２は地面に直接取り付けられるので、 Ｖ２＝０ （１５） Ｅ１−Ｅ２＝Ｖ１ （１６） となる。この回路には障害信号がない。 次に第６図を参照すると、本発明の抑制装置１０が大まかに示してある。装置 １０は、アンテナ２０、互いに逆向きの２つのダイオード３１および３２、コン デンサ４０、ならびにインダクタ５０を含む。アンテナ２０は、障害信号の周波 数スペクトル内の通過帯域に同調している。この同調は、排気ガス分析の結果か ら経験的に行われる。良好な動作状態にある触媒コンバータは、以下のガス分析 結果を生じる。 ＣＯ：０ ＣＯ₂：１５．６ ＨＣ：０ Ｏ₂：０〜０．０３ ＮＯＸ：０ このガス分析を示さない車両は、障害信号の影響を受けている。 同調回路は、より低い周波数の障害に対して容量的に作用する互いに逆向きの ２つのダイオード３１および３２によって変化させられ、障害振幅に同調させる ことができる。互いに逆向きのダイオード３１および３２は、ある特定の所定周 波数に対してのみ有効である。より振幅の大きな障害に対しては、ダイオード３ １および３２は抵抗的に動作することになる。このような場合には、本発明１０ の抑制装置１０の同調周波数は、コンデンサ４０によって制御される。抑制装置 １０の通過帯域の幅は、障害電圧Ｖｐ１が上昇するにつれて増大する。インダク タンスはインダクタ５０で検出され、システム全体は第５図に示すインピーダン ス（Ｚ）を通過する電流を発生させ、接地導体１２の両端間に、その値が第５図 に示す導体１１の両端間の障害電圧Ｖｐ１に可能な限り近い電圧Ｖｐ３を発生さ せる。電圧Ｖｐ１およびＶｐ３は互いに有効に打ち消し合う。この非対称システ ムは対称システムの効率をシミュレートする。障害電圧Ｖｐ１は、増幅器の出力 には影響を及ぼさず、したがって、処理のためにコンピュータに送信されるデー タに影響を及ぼさない。 本発明の抑制装置により、非対称システムが対称システムの効率をシミュレー トすることが可能となる。本発明は、５０ｋＨｚ〜３ＭＨｚの範囲内で最も有効 である。電磁障害の深刻さは緩和され、コンピュータが制御する車両の動作は改 善される。計算装置は、触媒コンバータの動作に影響を及ぼすことになる障害信 号の発生を防止することにより、排気システムからの汚染排出物のレベルを効率 的に制御する。 本発明の特定の実施形態について述べたが、添付の請求の範囲に記載する本発 明の範囲を逸脱することなく、好ましい実施形態の細部に変更を加えることがで きることは明らかであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年６月１５日（１９９９．６．１５） 【補正内容】 補正請求の範囲 １．少なくとも１つのセンサ（１）、増幅器（２）、ノイズ抑制装置（１０） 、及び増幅器の入力に接続された少なくとも２つの導体（１１、１２）を有し、 前記導体の一方（１２）は、システム接地に取り付けられ、かつノイズ抑制装置 に接続された、固有インピーダンスを有する接地導体（１２）であり、もう一方 の導体がソースに接続された非対称システムであって、前記ノイズ抑制装置が、 前記センサが発生させた障害信号を前記少なくとも２つの導体の前記接地導体 でない方の導体（１１）に収集する手段（２０）と、 前記収集手段と直接に接続された、前記障害信号の周波数に基づいて動作する 同調手段（３１、３２、４０）と、 前記同調手段と直列に接続された、前記接地導体中に電流を注入する手段であ って、前記接地導体の前記インピーダンスの両端間で前記障害信号に近い値を有 する電圧を発生させ、それにより前記非対称システムが対称システムをシミュレ ートする電流注入手段（５０）と を含むシステム。 ２．前記障害信号を収集する前記手段がアンテナ（２０）を含む請求項１に記 載のシステム。 ３．前記同調手段が、互いに逆向きの２つの並列ダイオード（３１、３２）を 含む請求項１に記載のシステム。 ４．前記同調手段がコンデンサ（４０）を含む請求項１に記載のシステム。 ５．前記同調手段が、 互いに逆向きの２つの並列ダイオード（３１、３２）と、 前記２つの互いに逆向きの並列ダイオードと直列なコンデンサ（４０）とを含 む請求項１に記載のシステム。 ６．前記電流注入手段がインダクタ（５０）を含む請求項１に記載のシステム 。 ７．少なくとも１つのセンサ（１）、増幅器（２）、障害信号を最小限に抑え る装置（１０）、および増幅器に接続された少なくとも２つの導体を有し、前記 少なくとも２つの導体の一方が、システム接地に取り付けられた、固有インピー ダンスを有する接地導体である、非対称システムであって、 前記障害信号を収集するアンテナ（２０）と、 第１の所定周波数まで容量的に作用する、前記アンテナと直列な２つの互いに 逆向きの並列ダイオード（３１、３２）と、 前記２つの並列ダイオードと直列であり、それにより前記第１の所定周波数よ り高い第２の所定周波数まで容量的に作用するコンデンサ（４０）と、 前記増幅器に電流を注入し、それにより前記非対称システムが前記障害信号の 影響を最低限に抑える対称装置をシミュレートする、前記コンデンサと直列なイ ンダクタ（５０）と を含むシステム。 ８．少なくとも１つのセンサ（１）と、第１の入力および第２の入力を有する 増幅器（２）と、障害信号の影響を最小限に抑える装置（１０）と、増幅器に接 続された少なくとも２つの導体とを有し、前記少なくとも２つの導体の一方が、 自動車のシャシに取り付けられた、固有インピーダンスを有する接地導体である 、自動車の非対称システムであって、 前記障害信号を収集するアンテナ（２０）と、 第１の所定周波数まで容量的に作用する、前記アンテナと直列な２つの互いに 逆向きの並列ダイオード（３１、３２）と、 前記２つの並列ダイオードと直列であり、それにより前記第１の所定周波数よ り高い第２の所定周波数まで容量的に作用するコンデンサ（４０）と、 前記増幅器に電流を注入し、それにより前記非対称システムが前記障害信号の 影響を最低限に抑える対称装置をシミュレートする、前記コンデンサと直列なイ ンダクタ（５０）と を含むシステム。 ９．少なくとも１つのセンサ（１）と、第１の入力および第２の入力を有する 増幅器（２）と、少なくとも２つの導体（１１、１２）とを有し、前記少なくと も２つの導体の一方が、自動車のシャシに取り付けられた、固有インピーダンス を有する接地導体である、自動車の非対称システムの障害信号の影響を最小限に 抑える方法であって、 アンテナ（２０）によって障害信号を収集するステップと、 前記障害信号の周波数と同じ周波数で動作するように前記アンテナを同調させ るステップと、 前記接地導体中に電流を注入して、前記接地導体（１２）の前記固有インピー ダンス（２）の両端間で前記障害信号に近い電圧を発生させ、それにより前記非 対称システムが対称システムをシミュレートするステップと を含む方法。 １０．前記アンテナを同調させるステップが、互いに並列であって前記アンテ ナと直列な２つの互いに逆向きのダイオードを用いて前記アンテナを同調させる ステップをさらに含む請求項９に記載の方法。 １１．前記アンテナを同調させるステップが、前記２つの互いに並列な互いに 逆向きのダイオードと直列なコンデンサを用いて前記アンテナを同調させるステ ップをさらに含み、前記コンデンサが前記アンテナと直列である請求項１０に記 載の方法。 １２．前記電流を前記接地導体中に注入する前記ステップが、前記アンテナと 直列なインダクタを用いて電流を注入するステップをさらに含む請求項９に記載 の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つのセンサ、増幅器、および少なくとも２つの導体を有し、 前記少なくとも２つの導体の一方が、システム・接地に取り付けられた、固有イ ンピーダンスを有する接地導体である、非対称システム用のノイズ抑制装置であ って、 前記少なくとも２つの導体の前記接地導体でない方の導体で、前記センサが発 生させた障害信号を収集する手段と、 前記収集手段と直列に接続された、前記障害信号の周波数に基づいて動作する 同調手段と、 前記同調手段と直列に接続された、前記接地導体中に電流を注入する手段であ って、前記接地導体の前記インピーダンスの両端間で前記障害信号に近い値を有 する電圧を発生させ、それにより前記非対称システムが対称システムをシミュレ ートするようにする電流注入手段と を含む装置。 ２．前記障害信号を収集する前記手段がアンテナをさらに含む請求項１に記載 のノイズ抑制装置。 ３．前記同調手段が、互いに逆向きの２つの並列ダイオードをさらに含む請求 項１に記載のノイズ抑制装置。 ４．前記同調手段がコンデンサをさらに含む請求項１に記載のノイズ抑制装置 。 ５．前記同調手段が、 互いに逆向きの２つの並列ダイオードと、 前記２つの互いに逆向きの並列ダイオードと直列なコンデンサと をさらに含む請求項１に記載のノイズ抑制装置。 ６．前記電流注入手段がインダクタをさらに含む請求項１に記載のノイズ抑制 装置。 ７．少なくとも１つのセンサ、増幅器、および少なくとも２つの導体を有し、 前記少なくとも２つの導体の一方が、システム・接地に取り付けられた、固有イ ンピーダンスを有する接地導体である非対称システムの障害信号を最小限に抑え る装置であって、 前記障害信号を収集するアンテナと、 第１の所定周波数まで容量的に作用する、前記アンテナと直列な２つの互いに 逆向きの並列ダイオードと、 前記２つの並列ダイオードと直列であり、それにより前記第１の所定周波数よ り高い第２の所定周波数まで容量的に作用するコンデンサと、 前記増幅器に電流を注入し、それにより前記非対称システムが前記障害信号の 影響を最低限に抑える対称装置をシミュレートするようにするための、前記コン デンサと直列なインダクタと を含む装置。 ８．少なくとも１つのセンサと、第１の入力および第２の入力を有する増幅器 と、少なくとも２つの導体とを有し、前記少なくとも２つの導体の一方が、自動 車のシャシに取り付けられた、固有インピーダンスを有する接地導体である、自 動車の非対称システムの障害信号の影響を最小限に抑える装置であって、 前記障害信号を収集するアンテナと、 第１の所定周波数まで容量的に作用する、前記アンテナと直列な２つの互いに 逆向きの並列ダイオードと、 前記２つの並列ダイオードと直列であり、それにより前記第１の所定周波数よ り高い第２の所定周波数まで容量的に作用するコンデンサと、 前記増幅器に電流を注入し、それにより前記非対称システムが前記障害信号の 影響を最低限に抑える対称装置をシミュレートするようにするための、前記コン デンサと直列なインダクタと を含む装置。 ９．少なくとも１つのセンサと、第１の入力および第２の入力を有する増幅器 と、少なくとも２つの導体とを有し、前記少なくとも２つの導体の一方が、自動 車のシャシに取り付けられた、固有インピーダンスを有する接地導体である、自 動車の非対称システムの障害信号の影響を最小限に抑える方法であって、 アンテナによって障害信号を収集するステップと、 前記障害信号の周波数と同じ周波数で動作するように前記アンテナを同調させ るステップと、 前記接地導体中に電流を注入して、前記接地導体の前記固有インピーダンスの 両端間で前記障害信号に近い電圧を発生させ、それにより前記非対称システムが 対称システムをシミュレートするようにするステップと を含む方法。 １０．前記アンテナを同調させるステップが、互いに並列であって前記アンテ ナと直列な２つの互いに逆向きのダイオードを用いて前記アンテナを同調させる ステップをさらに含む請求項９に記載の方法。 １１．前記アンテナを同調させるステップが、前記２つの互いに並列な互いに 逆向きのダイオードと直列なコンデンサを用いて前記アンテナを同調させるステ ップをさらに含み、前記コンデンサが前記アンテナと直列である請求項１０に記 載の方法。 １２．前記電流を前記接地導体中に注入する前記ステップが、前記アンテナと 直列なインダクタを用いて電流を注入するステップをさらに含む請求項９に記載 の方法。