JPS597215A - 吸入空気量センサの信号処理回路 - Google Patents

吸入空気量センサの信号処理回路

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JPS597215A
JPS597215A JP57117451A JP11745182A JPS597215A JP S597215 A JPS597215 A JP S597215A JP 57117451 A JP57117451 A JP 57117451A JP 11745182 A JP11745182 A JP 11745182A JP S597215 A JPS597215 A JP S597215A
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amplifier
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Toru Kita
喜多 徹
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/325Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl
    • G01F1/3287Means for detecting quantities used as proxy variables for swirl circuits therefor

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 この発明は、エンジンの吸入空気量などを測定するカル
マン渦型の吸入空気量センサの信号処理回路に関づる。
エンジンの吸入空気量を測定しながら燃ネリ噴射量を増
減するようにしたいわゆる電子制御式燃料噴用]−ンジ
ンでは、吸入空気の流■を正確に測定する必要がある。
このため、吸入空気量センサで得た信号を処理づる回路
として第1図に承りようなものがある。
1はブリッジ回路で、熱的渦検出器2、抵抗33゜4並
びに5から構成され、電力増幅器7により印加電圧を与
えられている。
熱的渦検出器2は、熱線、熱フィルム、サーミスタ等か
らなり、吸入空気の流れに対して略直交し、両側に空気
流速に比例した周期のカルマン渦を交互に発生させる渦
検出体の下流に配設され、作動時に供給された電流によ
り発熱しているが、カルマン渦が通過づるたびにその表
面が冷却されるので、渦発生周期と同一の周期で、この
熱的渦検出器2の抵抗値が変動することになる。
従っ(、ブリッジ回路1で熱的渦検出器2がカルマン渦
を検出して抵抗値が変化づるど、ブリッジ回路1の平衡
がくずれ、この抵抗値の不平衡が差動増幅器6に不平衡
電圧信号として入力し、次段の電力増幅器7で増幅され
る。
8は可変バイパスフィルタで、結合コンデン1)!、)
、電v11効果l−ランシ)、夕(FI丁1−) 10
、抵抗11 、 :Jン)″ンリづ2からなり、差動増
幅器6か+3出力した不平tili電圧を抵抗11、」
ンアンリ1?により平滑した電圧でFFTl0を駆動さ
せ、?1“h流量域の渦生成の不安定性や流れ自体のゆ
らぎにより、電力増幅器7より出力する出力信号(こ含
j−れるカルマン渦の放出周波数に比べて低い周波数成
分を遮断して出力づ゛る。
ただし、このバイパス7−r)レタ8のカッ1〜Aノ 
′周波数(よ流量に応じて変えられるようにな−)でい
る。
13は交流増幅器で、バイパスフィルタ8J、り出力し
た電圧信号を増幅して出力し、次段の」ンバレータ14
は、この交流増幅器13で増幅された電圧信号を矩形波
に変換して出力覆る。
こうして矩形波に変換された信号を、たとえば演瞳回路
に入力する。この演算回路では矩形波(8号より渦の周
波数を求め、この渦の周波数よりこれに比例する空気流
速を求め、この空気流速に断面積を乗じて機関の吸入空
気量が演算される。この演算回路の信号に基づいて制御
回路で燃料噴射量を増減でることに入る。
以上のように、バイパスフィルタ8は、高流量域に、カ
ルマン渦の放出周波数より低い周波数を有Jるゆらき′
成分を除去して渦検出の精度を高めている。
第2図(△)は電力増幅器7の出力波形で、同図(A1
)は微小流量域りの、同図(A、)は高流量域1−1の
それぞれの拡大波形である。また同図(B)は微小流量
tiiliL、高流量域Hのスペクトラム分析結果を示
す。
同図(B)−C高流量域1」に先鋭的に現われているピ
ーク値がjyルマン渦の放出周波数に対応し、この放出
周波数にり低い周波数成分が同図(△、)にみられるよ
うに出力波形のゆらぎの原因となつ−Cいるわ()であ
る。
従って電力増幅器7の出力信号をバイパスフィルタ8を
通づことにより、高流量域にカルマン渦の放出周波数よ
り低い周波数成分が遮断されるので、バイパスフィルタ
8を通過後の波形はゆらぎ成分の混じつ−Cいない波形
どなる訳である。
しかしながら、このような従来の信号処理回路にあって
は、カルマン渦の放出周波rlIJ、り低いゆfうぎ成
分を除去するものであるので、高流量域にあってはよく
放出周波数を検出づ−るが、自動中エンジンのように微
小流量域の検出も要求される場合には、熱的渦検出器に
特有の問題が生じる。
ずなわら、微小流量域にはカルマン渦の生成が微弱であ
るためカルマン渦による流速変動が極めて小さく、この
流速変動と、熱的渦検出型自体で生じる微小渦や自然対
流による空気の乱れとを判別できない状況となる点であ
る。
すなわち、第2図(B)の微小流量域1にみられるよう
にカルマン渦による放出周波数は左端の先鋭的なピーク
値に相当し、この放出周波数よりも今度は高い周波数成
分が多く含まれてJ3す、この放出周波数よりも高い周
波数成分が同図(A、)のJ、うに微小流量域の放゛出
周波数の検出を困難にしている。
本発明は微小流量域には渦発生体自体で生じる微小渦や
自然対流で生じる空気の乱れの周波数成分が、その流量
下で生じるカルマン渦の放出周波数に比べて高い(矢印
X)ことに看目し、微小流@賊に作動づるフィルタ回路
(ローパスフィルタ)を設置J ’U微小流量域にカル
マン渦の放出周波数より高い周波数成分を遮断し、微小
流量域のカルマン渦の検出精度を高めることを目的とす
る。
以下、本発明を図面の簡単な説明覆る。
第3図は、所定のカッ817周波数を右づるフィルタ回
路(ローパスフィルタ)と、微小流量以上でこの1コー
パスフイルタをカッ1へJる手段を設LJた一実施例で
、第1図と実質的に同一の部分には同一の符号を付して
示り。tJなわち1は熱的渦検出器2と抵抗3,4並び
に5から構成されるブリッジ回路、6は差動増幅器、7
は電力増幅器、9は結合」ンデンサ、13(よ交流増幅
器、14は二1ンパレータである。
15は所定のカットオフ周波数を有するローパスフィル
タで、抵抗16と」ンデン+Ji7とから構成される装 19 +J −+ ンハL/−夕U−X電力増幅器7 
/Jl lらの出力と所定の基準電圧(比較電IN)を
比較し、抵抗1(5と並列に接続されたスイッチ2oを
開閉作動1)、電力増幅器7からの出力が比較電圧J、
り低い場合、すなわら、微小流量域には」ンバレータ1
9の出力が零レベルにあり、スイッチ2oは開成しでい
るので、ローパスフィルタ15は機能している。電力増
幅器7からの出力が比較電圧以上どなった場合、Jなわ
ち、高流用時には了】ンバレータ19はスイッチ20を
閉成して抵抗16の両端を短絡するのでローパスフィル
タ″15は機能l!ヂ電力増幅器7の出力信号は、その
まま通過づる。
21はバラフッ・アンプで入力Jる電IU信号を波形整
形しC出力Jる。
このJ、うにして、」ンパレータ19にJ、り微小流量
域はローパスフィルタ15が機能して微小流用域に渦発
生体自体で生じる微小詞や自然対流(生じる乱れによる
カルマン渦の放出周波数よりも高い周波数成分を遮断し
て微小流用域のカルマン渦の検出精度を高めている。
第4図は]7Jンバレータ19にJ、って開閉作動りる
スイッi−20を平滑コンデンサ22ど直列接続した−
1で、フィードバック抵抗23どともに交流増幅器13
に並列接続した他の実施例で、第3図と実質的に同一の
部分には同一の旬月を付して承り。
]ンパレータ19は、第3図と同じく、電力増幅器7か
らの出力と比較電圧を比較し、比較電圧より低い場合、
′?lなわち、微小流量域には、今1aはスーイッチ2
0を開成して平滑コンデンサ22を機能させ、比較電圧
より高い場合、ずなわら高流量域にはスイッチ20を開
成して平滑コンデンサ22を開成づる。フィードバック
抵抗23は周波数特性を良好にづるものである。
このようにしてコンパレータ19により微小流量域は平
滑」ンデンザ22がローパスフィルタどして機能し、カ
ルマン渦の放出周波数以上の高周波成分を遮断して微小
流量域のカルマン渦の検出精度を高めている。
第5図は、渦発生体の下流に2個の熱的渦検出器2.2
を配IFF シ、この一対の検出仏;、i (!−でれ
それ増幅する電力増幅器7,7の出力を交流増幅器13
C差動増幅させることにより、定常流に対づる周波数成
分を除去し、カルマン渦に同期した流速変動の周波数成
分のみを安定に検出りる他の実施例で、第4図と実質的
に同一の部分には同一の符号を61して示づ。
この場合は電力増幅器7.7のイれぞれと一1ンパレー
タ19の間にはバッファアンプ2/1..2/Iが/l
−共される。25.25は抵抗である。
従つ−(、電力増幅器7.7の出力がバッファアンプ2
/1.24を介して平均されるので、電力増幅器7,7
の出力に含まれるカルマン渦に同期した逆相の流速成分
が除去され、:1ンパレータ19に入力づる時には定常
流に対応した安定な信号が得られることになる。
二Iンパレータ19′cは、この安定した信号をレベル
判定し、第4図と同じく、微小流M域にはスイッ″”f
−204閉成して平滑コンデンサ22をローパスフィル
タとして機能させカルマン渦の放出周波数取」−の高周
波成分を遮断してカルマン渦に同期した流速変動の周波
数成分のみを検出覆るので微小流Φ域の検出Iii度を
^め、高流用域になるどスイッチ皆開成してコンデンサ
22を開成する。
第6図は、微小流量域にローパスフィルタとしての平滑
=]コンデンサ2を作動させる第5図の実施例に加えて
、高流用域に問題となる低周波のゆらぎ成分を、高流量
域に作動して遮断づるハ・イパスフィルタを介装した他
の実施例で、第5図と実質的に同一部分には同一の符号
を(=j して示す。
コンパレータ19に並列接続されたもう1つのコンパレ
ータ19により開閉作動づるスイッチ20とT1ンデン
サ22を直列接続した上で1.」ンデンザ9に並列接続
づる。コンデンサ9,22からなるjノッゾリング」ン
デンザど抵抗1(3は交流増バック抵抗である。
=1ンバレータ19はコンパレータ19と同じく、バッ
ファアンプ24.24を介して平均された定常流に対応
でる信号をレベル判定し、微小流量域にはスイッチ20
′を閉成しており、−]1ンア゛ンリリ。
22′で決定されるカットオフ周波数以下の信号を鴻1
11’iシ’(交流増幅器133に人力している。高流
用域に4fるど、コンパレータ19はスイッチ20を間
成りるの(・、今度はカッ817周波数が」ンfンリ−
9″のみによって決定され、カットオフ周波数が高くな
る。すなわち、高流量域にtよ二1ンパレータ19が作
動して、カッ117周波数を高めることにJ、す、]コ
ンデンサがバイパスフィルタとし又作動し、高流量域に
生ずるカルマン渦の放出周波数以下の低周波ゆらぎ成分
を遮断Jる。
従って微小流量域にはコンパレータ19が作動してロー
パスフィルタとしての平滑コンデン4J 22を)幾能
させて微小流量域の高周波成分を連断し、高流用域には
コンパレータ19が作vJしCハ、イパスフィルタどし
てのコンデンサ9のみが作動し、高流用域の低周波成分
を組するので、微小流m域から高流用域まで安定したカ
ルマン渦の検出ができることになる。
むお本発明の信号処理回路は熱的渦検出器にのみ通用り
るのではなく、超音波等の他の渦検出器に対しCも車体
振動等の影響を除くことができるので有効である。
以上のように本発明によれば、吸入空気の流れに対して
略直交する渦発生体と、この渦発生体の下流に位置して
吸入空気流量に対応して発生する渦の発生周期を検出す
る渦検出器と、渦検出器の出力成分のうち微小流m域に
お(プるカルマン渦の発生周波数以上の周波数成分を遮
断するフィルタ回路ど、づくなくとも微小流m域でこの
フィルタ回路を作動させる手段とを設+jたので、微小
流量域に生じる対流の影響並びに熱的渦検出器が発生ず
る流体変動などの高周波のノイズ成分を除去することが
でき、カルマン渦の微小流量域の検出精度を高めること
ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の信号処理回路、第2図(Δ)は電力増
幅器の出力波形、同図(A、)、(A、)は微小流量域
、高流用域のそれぞれの拡大波形、同図<8)は微小流
m域、高流量域のスペクトラム分析結果を示づ図、第3
図は本発明の一実施例を示J悟号処理回路、第4図、第
5図並びに第6図はそれぞれ他の実施例を示′1信号処
理回路−ひある。 2.2′・・・熱的渦検出器、6.6・・・芹動増幅器
、7.7・・・電力増幅器、9,9.9・・・結合コン
デンサ、13.13・・・交流増幅器、14.19.1
9’・・・」ンパレータ、15・・・ローパスフィルタ
、20゜′ 7 20・・・スイッチ、21.24.2/I・・・バラツ
ノ・ノ7ンプ、22.22’・・・]ンγン1ノー、2
溢輪・フィードバック抵抗、25.25・・・抵抗。 特許出願人   日産自動車株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 吸入空気の流れに対し゛C略直交づる渦発生体と、この
    渦発生体の下流に位置して吸入空気流間に対応して発生
    ずる渦の発生周期を検出する渦検出器断するフィルタ回
    路と、づくなくとも微小流量域でこのフィルタ回路を作
    動させる手段とを設りたことを特徴とする吸入空気量ヒ
    ンサの信号処理回路。
JP57117451A 1982-07-06 1982-07-06 吸入空気量センサの信号処理回路 Granted JPS597215A (ja)

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JPS597215A true JPS597215A (ja) 1984-01-14
JPH0358046B2 JPH0358046B2 (ja) 1991-09-04

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62201019U (ja) * 1986-06-13 1987-12-22
JPH01190942A (ja) * 1988-01-26 1989-08-01 Mitsubishi Electric Corp エンジンの燃料制御装置
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5572817A (en) * 1978-11-27 1980-06-02 Yokogawa Hokushin Electric Corp Vortex flow meter

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