JPH0628670Y2 - 圧電式圧力センサ出力処理装置 - Google Patents
圧電式圧力センサ出力処理装置Info
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- JPH0628670Y2 JPH0628670Y2 JP17905586U JP17905586U JPH0628670Y2 JP H0628670 Y2 JPH0628670 Y2 JP H0628670Y2 JP 17905586 U JP17905586 U JP 17905586U JP 17905586 U JP17905586 U JP 17905586U JP H0628670 Y2 JPH0628670 Y2 JP H0628670Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は圧電式圧力センサ出力処理装置に関する。圧電
式圧力センサはたえば内燃機関の筒内圧力検出システム
に用いられる。
式圧力センサはたえば内燃機関の筒内圧力検出システム
に用いられる。
機関の筒内圧力の最高値を計測することは保守点検上必
要とされることであるが、近年、筒内圧力に応じて機関
の空燃比制御を行うことも提案されており、この場合に
は、非常に高精度の圧力検出が必要である。
要とされることであるが、近年、筒内圧力に応じて機関
の空燃比制御を行うことも提案されており、この場合に
は、非常に高精度の圧力検出が必要である。
上述の機関の筒内圧力を直接検出するために、機関の筒
内に圧力検出手段として耐熱性の圧電式圧力センサ（以
下、単に圧力センサ）を設けているのが通常であるが、
この圧力センサの出力は温度の影響を受け易いために、
温度変動による出力ドリフトを除く必要がある。
内に圧力検出手段として耐熱性の圧電式圧力センサ（以
下、単に圧力センサ）を設けているのが通常であるが、
この圧力センサの出力は温度の影響を受け易いために、
温度変動による出力ドリフトを除く必要がある。
温度変動による出力ドリフトを取除くために、従来、機
関の燃焼１サイクル（720°CA）の筒内圧力の圧力セン
サの最高値および最低値をホールドし、その差により筒
内圧力の最高値を検出したり（参照：特開昭56-17032号
公報、実開昭57-29834号公報）、あるいは筒内圧力を検
出する必要がないときに圧力センサの出力を強制的に所
定電位たとえば接地電位として補正していた（参照：特
開昭56-119825号公報）。
関の燃焼１サイクル（720°CA）の筒内圧力の圧力セン
サの最高値および最低値をホールドし、その差により筒
内圧力の最高値を検出したり（参照：特開昭56-17032号
公報、実開昭57-29834号公報）、あるいは筒内圧力を検
出する必要がないときに圧力センサの出力を強制的に所
定電位たとえば接地電位として補正していた（参照：特
開昭56-119825号公報）。
しかしながら、上述の従来形のいずれにおいても、筒内
圧力の最高値を検出精度を優先しており、つまり、圧力
センサの出力電荷を電圧に変換する電荷／電圧変換回路
の回路感度を回路電源電圧、回路素子パラメータの制約
のもとで筒内圧力の最高値に合わせて決定しており、こ
の結果、この回路感度のもとで微小圧力の高精度の検出
を維持することは非常に難かしいという問題点があっ
た。これは、電荷／電圧変換回路のダイナミックレンジ
が筒内圧力の最高値に合わせてあるために、最小検出要
求精度が非常に低下するためである。
圧力の最高値を検出精度を優先しており、つまり、圧力
センサの出力電荷を電圧に変換する電荷／電圧変換回路
の回路感度を回路電源電圧、回路素子パラメータの制約
のもとで筒内圧力の最高値に合わせて決定しており、こ
の結果、この回路感度のもとで微小圧力の高精度の検出
を維持することは非常に難かしいという問題点があっ
た。これは、電荷／電圧変換回路のダイナミックレンジ
が筒内圧力の最高値に合わせてあるために、最小検出要
求精度が非常に低下するためである。
従って、本考案の目的は、微小圧力の高精度の検出をも
可能とする圧電式圧力センサの出力処理装置を提供する
ことにある。
可能とする圧電式圧力センサの出力処理装置を提供する
ことにある。
上述の問題点を解決するための手段は第１図に示され
る。
る。
第１図において、電荷／電圧変換回路は圧電式圧力セン
サの出力電荷を蓄積して電圧を発生し、リセット手段は
電荷／電圧変換回路（この場合、キャパシタ）を所定期
間毎にリセットする。そして、累積加算手段は電荷／電
圧変換回路のリセット直前の各出力電圧を累積加算して
圧力センサの検出圧力とするものである。
サの出力電荷を蓄積して電圧を発生し、リセット手段は
電荷／電圧変換回路（この場合、キャパシタ）を所定期
間毎にリセットする。そして、累積加算手段は電荷／電
圧変換回路のリセット直前の各出力電圧を累積加算して
圧力センサの検出圧力とするものである。
上述の手段によれば、電荷／電圧変換回路は、常時発生
電荷を蓄電するのではなく、所定期間のみの発生電荷を
蓄積する。従って、電荷／電圧変換回路のダイナミック
レンジは小さい圧力変化に合わせることができる。
電荷を蓄電するのではなく、所定期間のみの発生電荷を
蓄積する。従って、電荷／電圧変換回路のダイナミック
レンジは小さい圧力変化に合わせることができる。
第２図は本考案に係る圧電式圧力センサ出力処理装置が
適用された内燃機関を示す全体概要図である。第２図に
おいて、機関本体１の吸気通路２には、各気筒毎に燃料
供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料
噴射弁３が設けられている。また、ディストリビュータ
４には、その軸がたとえばクランク角に換算してもたと
えば３０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ５が設けられている。このクランク角セ
ンサ５のパルス信号は制御回路１０に供給されている。
さらに、機関本体１のシリンダブロック６には筒内圧力
を検出するための圧力センサ７が設けられている。圧力
センサ７は筒内圧力に応じたアナログ電圧の電気信号を
発生するものである。
適用された内燃機関を示す全体概要図である。第２図に
おいて、機関本体１の吸気通路２には、各気筒毎に燃料
供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料
噴射弁３が設けられている。また、ディストリビュータ
４には、その軸がたとえばクランク角に換算してもたと
えば３０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ５が設けられている。このクランク角セ
ンサ５のパルス信号は制御回路１０に供給されている。
さらに、機関本体１のシリンダブロック６には筒内圧力
を検出するための圧力センサ７が設けられている。圧力
センサ７は筒内圧力に応じたアナログ電圧の電気信号を
発生するものである。
第３図は第２図の制御回路の詳細な回路図である。第３
図において、101は電荷／電圧変換回路であって、オペ
アンプ1010、キャパシタ1011、電荷蓄積を行うスイッチ
1012、キャパシタ1011をリセット（放電）するスイッチ
1013よりなる。なお、スイッチ1012は常閉スイッチ、ス
イッチ1013は常開くスッチである。102はＡ／Ｄ変換
器、103はフリップフロップ、104は時間τの単マルチバ
イブレータ、105はCPU,106はプログラム、固定定数等を
格納するROM,107は一時的データを格納するRAM,108は入
出力インターフェイスである。
図において、101は電荷／電圧変換回路であって、オペ
アンプ1010、キャパシタ1011、電荷蓄積を行うスイッチ
1012、キャパシタ1011をリセット（放電）するスイッチ
1013よりなる。なお、スイッチ1012は常閉スイッチ、ス
イッチ1013は常開くスッチである。102はＡ／Ｄ変換
器、103はフリップフロップ、104は時間τの単マルチバ
イブレータ、105はCPU,106はプログラム、固定定数等を
格納するROM,107は一時的データを格納するRAM,108は入
出力インターフェイスである。
次に、第３図の回路動作を第４図のタイミング図および
第５図のフローチャートを参照して説明する。
第５図のフローチャートを参照して説明する。
ここで、圧電素子を用いた圧力センサ７の出力Ｐは第４
図（Ａ）に示すごとく変化するものとする。図示の状態
では、圧力センサ７の出力Ｐの電荷がスイッチ1012を介
してキャパシタ1011に蓄積され、従って、第４図（Ｄ）
に示すごとく、その電圧Ｖ１が変化する。第４図（Ｂ）
に示すごとく、時刻ｔ１，ｔ３，…において、クランク
角センサ５の出力信号（３０°CA）が発生すると、この
信号の立下りによりフリップフロップ103がセットされ
てスイッチ1012がオフとされ、従って、電荷／電圧変換
回路101はホールド状態となる。また、同時にＡ／Ｄ変
換器102は電荷／電圧変換回路101の出力電圧Ｖ１のＡ／
Ｄ変換を開始する。そして、時刻ｔ２，ｔ４，…におい
て、Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／
Ｄ変換終了信号をCPU105に発生し、この結果、第５図の
Ａ／Ｄ変換終了ルーチンがスタートする。
図（Ａ）に示すごとく変化するものとする。図示の状態
では、圧力センサ７の出力Ｐの電荷がスイッチ1012を介
してキャパシタ1011に蓄積され、従って、第４図（Ｄ）
に示すごとく、その電圧Ｖ１が変化する。第４図（Ｂ）
に示すごとく、時刻ｔ１，ｔ３，…において、クランク
角センサ５の出力信号（３０°CA）が発生すると、この
信号の立下りによりフリップフロップ103がセットされ
てスイッチ1012がオフとされ、従って、電荷／電圧変換
回路101はホールド状態となる。また、同時にＡ／Ｄ変
換器102は電荷／電圧変換回路101の出力電圧Ｖ１のＡ／
Ｄ変換を開始する。そして、時刻ｔ２，ｔ４，…におい
て、Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／
Ｄ変換終了信号をCPU105に発生し、この結果、第５図の
Ａ／Ｄ変換終了ルーチンがスタートする。
第５図のステップ501では、Ａ／Ｄ変換器102からＶ１を
取込み、ステップ502にて、累積加算を更新し、ステ
ップ503にてこのルーチンは終了する。
取込み、ステップ502にて、累積加算を更新し、ステ
ップ503にてこのルーチンは終了する。
また同時に、時刻ｔ２，ｔ４，…では、単マルチバイブ
レータ104が動作して、第４図（Ｃ）に示す矩形波信号
を発生する。この結果、電荷／電圧変換回路101のスイ
ッチ1013がオンとされ、キャパシタ1011がリセットされ
る。つまり、第４図（Ｄ）に示すごとく、電荷、電圧変
換回路101のキャパシタ1011は所定期間（この場合、ク
ランク角３０°）毎にリセットされる。また、上記矩形
波信号の立下りよりフリップフロップ103がリセットさ
れ、スイッチ1012がオン状態に復帰してキャパシタ1011
の充電が再開する。
レータ104が動作して、第４図（Ｃ）に示す矩形波信号
を発生する。この結果、電荷／電圧変換回路101のスイ
ッチ1013がオンとされ、キャパシタ1011がリセットされ
る。つまり、第４図（Ｄ）に示すごとく、電荷、電圧変
換回路101のキャパシタ1011は所定期間（この場合、ク
ランク角３０°）毎にリセットされる。また、上記矩形
波信号の立下りよりフリップフロップ103がリセットさ
れ、スイッチ1012がオン状態に復帰してキャパシタ1011
の充電が再開する。
なお、リセット期間（τ）は、電荷／電圧変換回路101
のキャパシタ1011の電荷蓄積時間に比較して小さく設定
してあり、従って、その間の電荷蓄積量は無視できるも
のとする。
のキャパシタ1011の電荷蓄積時間に比較して小さく設定
してあり、従って、その間の電荷蓄積量は無視できるも
のとする。
このように、電荷／電圧変換回路101のキャパシタ1011
の電荷蓄積は圧力センサ７の小さな圧力変化に合わせて
あり、また、圧力センサ７の最高値は第５図のルーチン
による累積加算により得るようにしてある。
の電荷蓄積は圧力センサ７の小さな圧力変化に合わせて
あり、また、圧力センサ７の最高値は第５図のルーチン
による累積加算により得るようにしてある。
第６図は第３図の変更例である。第６図においては、２
つの電荷／電圧変換回路101,101′を設け、これに伴な
い、Ａ／Ｄ変換器102の前段にマルチプレクサ109を付加
してある。また、フリップフロップ103、単マルチバイ
ブレータ104の代りに、フリップフロップ110,111を設け
てある。さらに、電荷／電圧変換回路101′のスイッチ1
012′は常開スイッチである。
つの電荷／電圧変換回路101,101′を設け、これに伴な
い、Ａ／Ｄ変換器102の前段にマルチプレクサ109を付加
してある。また、フリップフロップ103、単マルチバイ
ブレータ104の代りに、フリップフロップ110,111を設け
てある。さらに、電荷／電圧変換回路101′のスイッチ1
012′は常開スイッチである。
次に、第６図の回路動作を第７図のタイミング図を参照
して説明する。この場合も、圧力センサ７の出力Ｐは第
７図（Ａ）に示すごとく変化するものとする。図示の状
態では、電荷／電圧変換回路101において、圧力センサ
７の出力Ｐの電荷がスイッチ1012を介してキャパシタ10
11に蓄積されるが、電荷／電圧変換回路101′において
は、スイッチ1013′によってキャパシタ1011′はリセッ
トされている。つまり、電荷／電圧変換回路101,101′
の２つの状態はフリップフロップ110,111によって交互
に選択されて動作し、従って、電荷／電圧変換回路101
の出力Ｖ１は第７図（Ｃ）に示すごとく変化し、他方、
電荷／電圧変換回路101′の出力Ｖ２は第７図（Ｄ）に
示すごとく変化する。また、クランク角センサ５は選択
された電荷／電圧変換回路101,101′をＡ／Ｄ変換器102
に接続させるようにマルチプレクサ109を動作する。従
って、時刻ｔ３，ｔ７，…において、クランク角センサ
５の出力信号（720°CA）が発生すると、Ａ／Ｄ変換器1
02は電荷／電圧変換回路101の出力電圧Ｖ１のＡ／Ｄ変
換を開始する。そして、時刻ｔ４，ｔ８，…において、
Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／Ｄ変
換終了信号をCPU105に発生し、この結果、第５図のＡ／
Ｄ変換終了ルーチンがスタートする。他方、時刻ｔ１，
ｔ５，…において、クランク角センサ５の出力信号（３
０°CA）が発生すると、Ａ／Ｄ変換器102は電荷／電圧
変換回路101′の出力電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を開始す
る。そして、時刻ｔ２，ｔ６，…において、Ａ／Ｄ変換
が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／Ｄ変換終了信号
をCPU105に発生し、この結果、第５図のＡ／Ｄ変換終了
ルーチンがスタートする。
して説明する。この場合も、圧力センサ７の出力Ｐは第
７図（Ａ）に示すごとく変化するものとする。図示の状
態では、電荷／電圧変換回路101において、圧力センサ
７の出力Ｐの電荷がスイッチ1012を介してキャパシタ10
11に蓄積されるが、電荷／電圧変換回路101′において
は、スイッチ1013′によってキャパシタ1011′はリセッ
トされている。つまり、電荷／電圧変換回路101,101′
の２つの状態はフリップフロップ110,111によって交互
に選択されて動作し、従って、電荷／電圧変換回路101
の出力Ｖ１は第７図（Ｃ）に示すごとく変化し、他方、
電荷／電圧変換回路101′の出力Ｖ２は第７図（Ｄ）に
示すごとく変化する。また、クランク角センサ５は選択
された電荷／電圧変換回路101,101′をＡ／Ｄ変換器102
に接続させるようにマルチプレクサ109を動作する。従
って、時刻ｔ３，ｔ７，…において、クランク角センサ
５の出力信号（720°CA）が発生すると、Ａ／Ｄ変換器1
02は電荷／電圧変換回路101の出力電圧Ｖ１のＡ／Ｄ変
換を開始する。そして、時刻ｔ４，ｔ８，…において、
Ａ／Ｄ変換が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／Ｄ変
換終了信号をCPU105に発生し、この結果、第５図のＡ／
Ｄ変換終了ルーチンがスタートする。他方、時刻ｔ１，
ｔ５，…において、クランク角センサ５の出力信号（３
０°CA）が発生すると、Ａ／Ｄ変換器102は電荷／電圧
変換回路101′の出力電圧Ｖ２のＡ／Ｄ変換を開始す
る。そして、時刻ｔ２，ｔ６，…において、Ａ／Ｄ変換
が終了すると、Ａ／Ｄ変換器102はＡ／Ｄ変換終了信号
をCPU105に発生し、この結果、第５図のＡ／Ｄ変換終了
ルーチンがスタートする。
このように、第６図の回路においては、第３図の回路に
比較して、各電荷／電圧変換回路101,101′のリセット
期間を長くできるという利点を有する。
比較して、各電荷／電圧変換回路101,101′のリセット
期間を長くできるという利点を有する。
なお、電荷／電圧変換回路101,101′のスイッチ1012,10
13,1012′,1013′の態様は、図示のものに限定されるも
のではなく、たとえば、すべて同一型のトランジスタを
用いてスイッチ1012（1012′）,1013（1013′）に適宜
インバータを付加してもよい。また、Ａ／Ｄ変換器102
の開始タイミングは、圧力センサ７の出力Ｐの周期たと
えば720°CAより小さい周期を有する他の同期信号発生
手段を用いてもよい。
13,1012′,1013′の態様は、図示のものに限定されるも
のではなく、たとえば、すべて同一型のトランジスタを
用いてスイッチ1012（1012′）,1013（1013′）に適宜
インバータを付加してもよい。また、Ａ／Ｄ変換器102
の開始タイミングは、圧力センサ７の出力Ｐの周期たと
えば720°CAより小さい周期を有する他の同期信号発生
手段を用いてもよい。
以上説明したように本考案によれば、電荷／電圧変換回
路のリセットにより圧力センサの温度変動による出力ド
リフトを除去できると共に、リセット期間（電荷／電圧
変換回路の動作期間）を調整することにより、微小圧力
の高精度の検出をも可能となり、さらに電荷／電圧変換
回路のダイナミックレンジに制限されず、累積加算手段
により実質的に大きなダイナミックレンジを確保できる
ので、筒内圧力たとえば最高値の検出精度を保持でき
る。
路のリセットにより圧力センサの温度変動による出力ド
リフトを除去できると共に、リセット期間（電荷／電圧
変換回路の動作期間）を調整することにより、微小圧力
の高精度の検出をも可能となり、さらに電荷／電圧変換
回路のダイナミックレンジに制限されず、累積加算手段
により実質的に大きなダイナミックレンジを確保できる
ので、筒内圧力たとえば最高値の検出精度を保持でき
る。
第１図は本考案の基本構成を示すブロック図、 第２図は本考案に係る圧電式圧力センサ処理装置を含む
内燃機関を示す全体概略図、 第３図は第２図の制御回路の詳細な回路図、 第４図は第３図の制御回路の動作を示すタイミング図、 第５図は第３図の制御回路の動作を示すフローチャー
ト、 第６図は第３図の変更例を示す回路図、 第７図は第６図の制御回路の動作を示すタイミング図で
ある。 １……機関本体、 ４……ディストリビュータ、 ５……クランク角センサ、７……圧力センサ、 １０……制御回路、 101,101′……電荷／電圧変換回路、 102……Ａ／Ｄ変換器、 104……単マルチバイブレータ、 109……マルチプレクサ。
内燃機関を示す全体概略図、 第３図は第２図の制御回路の詳細な回路図、 第４図は第３図の制御回路の動作を示すタイミング図、 第５図は第３図の制御回路の動作を示すフローチャー
ト、 第６図は第３図の変更例を示す回路図、 第７図は第６図の制御回路の動作を示すタイミング図で
ある。 １……機関本体、 ４……ディストリビュータ、 ５……クランク角センサ、７……圧力センサ、 １０……制御回路、 101,101′……電荷／電圧変換回路、 102……Ａ／Ｄ変換器、 104……単マルチバイブレータ、 109……マルチプレクサ。
Claims (3)
- 【請求項１】圧電式圧力センサ（７）の出力電荷を蓄積
して電圧を発生する電荷／電圧変換回路（101）と、該
電荷／電圧変換回路を所定期間毎にリセットするリセッ
ト手段（103）と、 該電荷／電圧変換回路のリセット直前の各出力電圧を累
積加算して前記圧力センサの検出圧力とする累積加算手
段と を具備する圧力センサ出力処理装置。 - 【請求項２】前記電荷／電圧変換回路を２個設け、該各
電荷／電圧変換回路を交互に切換えて動作させるように
した実用新案登録請求の範囲第１項に記載の圧電式圧力
センサ出力処理装置。 - 【請求項３】前記累積加算手段が、 前記電荷／電圧変換回路の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換器と、 該Ａ／Ｄ変換器のディジタル出力を累積加算する手段と を具備する実用新案登録請求の範囲第１項に記載の圧電
式圧力センサ出力処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17905586U JPH0628670Y2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 圧電式圧力センサ出力処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17905586U JPH0628670Y2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 圧電式圧力センサ出力処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6384538U JPS6384538U (ja) | 1988-06-02 |
| JPH0628670Y2 true JPH0628670Y2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=31121766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17905586U Expired - Lifetime JPH0628670Y2 (ja) | 1986-11-22 | 1986-11-22 | 圧電式圧力センサ出力処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0628670Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005227148A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Sii Nanotechnology Inc | センサのダイナミックレンジ拡大方法及びそれを用いた走査型計測装置 |
-
1986
- 1986-11-22 JP JP17905586U patent/JPH0628670Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005227148A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Sii Nanotechnology Inc | センサのダイナミックレンジ拡大方法及びそれを用いた走査型計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6384538U (ja) | 1988-06-02 |
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