DE112018002851T5

DE112018002851T5 - Luftdurchflussmengenmesser

Info

Publication number: DE112018002851T5
Application number: DE112018002851.8T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Matsumoto; Hiroshi Nakano; Akira Uenodan
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2020-03-12
Also published as: JP2018205134A; US10816380B2; US20200200583A1; CN110678717B; WO2018225350A1; CN110678717A; JP6763823B2

Abstract

Es wird ein Luftdurchflussmengenmesser geschaffen, der in der Lage ist, einer Änderung eines Pulsationszustands eines Eingangssignals schnell zu folgen.
Ein Luftdurchflussmengenmesser 1 enthält: ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3, das ein Eingangssignal Qsen erzeugt, das sich auf eine zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und eine Recheneinheit 2, die als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals Qsen eine Berechnung ausführt, um ein Ausgangssignal Qout zu erzeugen. Die Recheneinheit 2 enthält: die Ausgangssignal-Recheneinheit 7, die eine Berechnung ausführt, die eine Potenzierung des Erhebens des Ausgangssignals Qout zur mehr als ersten Potenz enthält; die Eingangssignal-Recheneinheit 4, die an dem Eingangssignal Qsen eine Berechnung ausführt; das Subtrahierglied 5, das die Differenz zwischen dem Rechenergebnis durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 und dem Rechenergebnis durch die Eingangssignal-Recheneinheit 4 erhält; und das Integrierglied 6, das die durch das Subtrahierglied 5 erhaltene Differenz integriert, und wobei das Ausgangssignal Qout auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Integrierglied 6 erzeugt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftdurchflussmengenmesser.
Stand der Technik
Herkömmlich besteht ein Bedarf an der Verringerung eines Pulsationsfehlers, der in einem Luftdurchflussmengenmesser, der als Reaktion auf ein Eingangssignal von einen Luftdurchflussmengen-Detektionselement ein Luftdurchflussmengensignal ausgibt, durch Pulsation eines Eingangssignals verursacht wird. Als ein Beispiel eines Verfahrens zum Verringern des Pulsationsfehlers ist die in PTL 1 offenbarte Technik bekannt. In dieser Technik erhält eine Durchschnittsverarbeitungseinheit in einem Mikrocomputer auf der Grundlage eines Eingangssignals von einem Einlassluftdurchsatzdetektor einen Durchschnittswert und erhält eine Funkfrequenzanalyseeinheit unter Verwendung einer schnellen Fourier-Transformation eine Frequenz und eine Pulsationsamplitude. Daraufhin berechnet eine Korrektureinheit des Mikrocomputers auf der Grundlage des erhaltenen Durchschnittswerts, der erhaltenen Frequenz und der erhaltenen Pulsationsamplitude einen Korrekturbetrag, um das Eingangssignal zu korrigieren. Im Ergebnis wird ein durch die Pulsation des Eingangssignals von dem Einlassluftmengendetektor verursachter Pulsationsfehler korrigiert.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2012-112716 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In der Funkfrequenzanalyseeinheit in dem in PTL 1 offenbarten verwandten Gebiet wird die schnelle Fourier-Transformation verwendet. Um in der schnellen Fourier-Transformation einen gewünschten Frequenzanalysebereich und eine gewünschte Auflösung zu erhalten, sind eine vorgegebene Länge der Beobachtungszeit und eine vorgegebene Abtastfrequenz erforderlich. Außerdem nimmt die Menge der Berechnung in Abhängigkeit von dem Frequenzanalysebereich und von der Auflösung exponentiell zu. Somit sind eine vorgegebene Beobachtungszeit und eine vorgegebene Rechenzeit erforderlich, bis ein Ergebnis der schnellen Fourier-Transformation ausgegeben ist, und dauert es eine lange Zeit, um den Korrekturbetrag zu berechnen, so dass es schwierig ist, einer Änderung eines Pulsationszustands des Eingangssignals zu folgen. Auf diese Weise wird die Änderung des Pulsationszustands des Eingangssignals in dem oben beschriebenen verwandten Gebiet nicht in Betracht gezogen.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände gemacht und ihre Hauptaufgabe ist es, einen Luftdurchflussmengenmesser zu schaffen, der in der Lage ist, einer Änderung eines Pulsationszustands eines Eingangssignals schnell zu folgen.
Lösung des Problems
Ein Luftdurchflussmengenmesser gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält: ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement, das ein Eingangssignal erzeugt, das sich auf eine zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und eine Recheneinheit, die als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals eine Berechnung ausführt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Recheneinheit enthält: eine Ausgangssignal-Recheneinheit, die eine Berechnung ausführt, die eine Potenzierung des Erhebens des Ausgangssignals zur mehr als ersten Potenz enthält; eine Eingangssignal-Recheneinheit, die an dem Eingangssignal eine Berechnung ausführt; ein Subtrahierglied, das eine Differenz zwischen einem Rechenergebnis durch die Ausgangssignal-Recheneinheit und einem Rechenergebnis durch die Eingangssignal-Recheneinheit erhält; und ein Integrierglied, das die durch das Subtrahierglied erhaltene Differenz integriert. Das Ausgangssignal wird auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Integrierglied erzeugt. Ein Luftdurchflussmengenmesser gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung enthält: ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement, das ein Eingangssignal erzeugt, das sich auf eine zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und eine Recheneinheit, die eine Berechnung ausführt, um als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Recheneinheit weist eine Tiefpassfilterfunktion zum Begrenzen einer Frequenzkomponente gleich einer oder höher als eine vorgegebene Grenzfrequenz von dem Eingangssignal auf. Die Grenzfrequenz ändert sich in Abhängigkeit von einem Momentanwert des Ausgangssignals.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Luftdurchflussmengenmesser zu schaffen, der in der Lage ist, der Änderung des Pulsationszustands des Eingangssignals schnell zu folgen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer Ausgangssignal-Recheneinheit darstellt.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer Eingangssignal-Recheneinheit darstellt.
4 ist eine Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel des Luftdurchflussmengenmessers in einem Einlassrohr darstellt.
5 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit in Bezug auf eine Luftdurchflussmenge darstellt.
6 ist ein Graph, der ein anderes Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit in Bezug auf die Luftdurchflussmenge darstellt.
7 ist ein Graph, der ein nochmals anderes Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit in Bezug auf die Luftdurchflussmenge darstellt.
8 ist ein Graph, der Signalformbeispiele von Ausgangssignalen mit unterschiedlichen Gleichstrompegeln darstellt.
9 ist ein Graph, der Beispiele von Frequenzkennlinien der jeweiligen Signalformen der Ausgangssignale darstellt.
10 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Gleichstrompegel des Ausgangssignals und einer Grenzfrequenz darstellt.
11 ist ein Graph, der ein Signalformbeispiel des Ausgangssignals, wenn ein Eingangssignal stufenweise geändert wird, darstellt.
12 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
13 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration einer zweiten Eingangssignal-Recheneinheit darstellt.
14 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Ausgangskennlinie der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit in Bezug auf eine Luftdurchflussmenge darstellt.
15 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Außerdem können die jeweiligen Ausführungsformen kombiniert werden, solange es keinen Widerspruch gibt.
(Erste Ausführungsform)
Zunächst wird anhand von 1 bis 11 ein Luftdurchflussmengenmesser gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 1 dargestellt ist, ist der Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform durch eine Recheneinheit 2 und durch ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 gebildet. Ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 erzeugt ein Signal, das sich auf eine durch den Luftdurchflussmengenmesser 1 zu messende Luftdurchflussmenge bezieht, und gibt das Signal als ein Eingangssignal Qsen an die Recheneinheit 2 aus. Die Recheneinheit 2 führt als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des von dem Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 eingegebenen Eingangssignal Qsen eine Berechnung aus, um ein Ausgangssignal Qout zu erzeugen.
Die Recheneinheit 2 enthält eine Eingangssignal-Recheneinheit 4, ein Subtrahierglied 5, ein Integrierglied 6 und eine Ausgangssignal-Recheneinheit 7. Die Eingangssignal-Recheneinheit 4 führt an dem Eingangssignal Qsen von dem Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 eine vorgegebene Berechnung aus. Die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 führt eine vorgegebene Berechnung aus, die eine Potenzierung des Ausgangssignals Qout mit einer Potenz von mehr als eins enthält. Einzelheiten der sowohl durch die Eingangssignal-Recheneinheit 4 als auch durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ausgeführten Berechnung werden später beschrieben.
Das Subtrahierglied 5 erhält eine Differenz zwischen einem Rechenergebnis der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 und einem Rechenergebnis der Eingangssignal-Recheneinheit 4. Das Integrierglied 6 integriert die durch das Subtrahierglied 5 erhaltene Differenz, um das Ausgangssignal Qout zu erzeugen und auszugeben.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 darstellt. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 durch ein Multiplizierglied 8, das das Ausgangssignal Qout mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und durch ein Potenzierglied 9, das die Potenzierung des Ausgangssignals Qout ausführt, gebildet.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration der Eingangssignal-Recheneinheit 4 darstellt. Wie in 3 dargestellt ist, ist die Eingangssignal-Recheneinheit 4 durch ein Multiplizierglied 10, das das Eingangssignal Qsen mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und durch ein Potenzierglied 11, das die Potenzierung des Eingangssignals Qsen ausführt, gebildet.
Nachfolgend wird anhand von 4 die Anordnung des Luftdurchflussmengenmessers 1 in einem Einlassrohr beschrieben. 4 ist eine Ansicht, die ein Anordnungsbeispiel des Luftdurchflussmengenmessers 1 in dem Einlassrohr darstellt. Wie in 4 dargestellt ist, strömt die Luftströmung mit einer durch den Luftdurchflussmengenmesser 1 zu messenden Luftdurchflussmenge Q in das Einlassrohr 12. Das Einlassrohr 12 ist mit einem Hauptdurchlass 13 und mit einem Nebendurchlass 14, der von dem Hauptdurchlass 13 abgezweigt ist, versehen. Der Luftdurchflussmengenmesser 1 ist in den Nebendurchlass 14 eingebaut.
Die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q wird in den Hauptdurchlass 13 und in den Nebendurchlass 14 verzweigt. Unter der Annahme, dass die Luftdurchflussmengen in dem Hauptdurchlass 13 und in dem Nebendurchlass 14 Q1 bzw. Q2 sind, kann eine Druckdifferenz Δp zwischen einer Ebene A und einer Ebene B, die in 4 dargestellt sind, unter Verwendung der Navier-Stokes-Gleichung durch die folgenden Formeln (1) und (2) ausgedrückt werden.
[Formel 1] $\frac{Δ p}{ρ} = L_{1} \frac{d Q_{1}}{d t} + \frac{1}{2} C_{1} Q_{1}^{2}$

[Formel 2] $\frac{Δ p}{ρ} = L_{2} \frac{d Q_{2}}{d t} + \frac{1}{2} C_{2} Q_{2}^{2}$
Die jeweiligen Konstanten in den Formeln (1) und (2) sind wie folgt definiert.

p:: Dichte des Fluids
L1:: Durchlasslänge des Hauptdurchlasses 13
L2:: Durchlasslänge des Nebendurchlasses 14
C1:: Verlustfaktor des Hauptdurchlasses 13
C2:: Verlustfaktor des Nebendurchlasses 14

Wenn Formel (2) hier in Formel (1) eingesetzt wird, um Q1 zu erhalten, wird die folgende Formel (3) erhalten.
[Formel 3] $Q_{1} = \frac{L_{2}}{L_{1}} Q_{2} + \frac{1}{L_{1}} \int (\frac{1}{2} C_{2} Q_{2}^{2} - \frac{1}{2} C_{1} Q_{1}^{2}) d t$
Da hier Q = Q1 + Q2 ist, kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q durch die folgende Formel (4) erhalten werden.
[Formel 4] $Q_{1} = \frac{L_{2}}{L_{1}} Q_{2} + \frac{1}{L_{1}} \int (\frac{1}{2} C_{2} Q_{2}^{2} - \frac{1}{2} C_{1} Q_{1}^{2}) d t + Q_{2}$
Falls hier angenommen werden kann, dass Q2 im Vergleich zu Q1 ausreichend klein ist, kann die Formel (4) als die folgende Formel (5) umgeformt werden.
[Formel 5] $Q = \frac{L_{2}}{L_{1}} Q_{2} + \frac{1}{L_{1}} \int (\frac{1}{2} C_{2} Q_{2}^{2} - \frac{1}{2} C_{1} Q_{1}^{2}) d t$
Falls angenommen werden kann, dass eine Strömungsgeschwindigkeitsänderung von Q ausreichend niedrig ist, kann Formel (5) darüber hinaus als die folgende Formel (6) umgeformt werden.
[Formel 6] $Q = \int (\frac{C_{2}}{2 L_{1}} Q_{2}^{2} - \frac{C_{1}}{2 L_{1}} Q^{2}) d t$
In der Anordnung aus 4 ist eine Luftdurchflussmenge, die der Luftdurchflussmengenmesser 1 unter Verwendung des Luftdurchflussmengen-Detektionselements 3 tatsächlich misst, die Luftdurchflussmenge Q2 des Nebendurchlasses 14. Somit kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q von Zeit zu Zeit auf der Grundlage der durch das Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 gemessenen Luftdurchflussmenge Q2 des Nebendurchlasses 14 durch Lösen der obigen Formel (6) bestimmt werden. Diese wird selbst dann hergestellt, wenn die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q in einem Pulsationszustand ist. Das heißt, gleichgültig, welches der Pulsationszustand der durch das Einlassrohr 12 strömenden Luftdurchflussmenge Q ist, kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q unter Verwendung von Formel (6) genau erhalten werden, ohne dass sie durch die Pulsation beeinflusst wird. Das heißt, es ist möglich, einen durch die Pulsation verursachten Pulsationsfehler zu beseitigen.
Außerdem kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q von Zeit zu Zeit auf der Grundlage der Luftdurchflussmenge Q2 des Nebendurchlasses 14 unter Verwendung der obigen Formel (6) selbst dann erhalten werden, wenn die Pulsationssignalform des von dem Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 in die Recheneinheit 2 eingegebenen Eingangssignals keine Sinusschwingung, sondern eine verzerrte Signalform, die Oberschwingungen enthält, ist. Somit ist es möglich, eine Verringerung des Pulsationsfehlers zu erzielen.
In dem verwandten Gebiet aus PTL 1 werden ein Durchschnittswert, eine Frequenz und eine Pulsationsamplitude als repräsentative Werte aus der Pulsationssignalform des Eingangssignals erhalten und wird der Korrekturbetrag auf der Grundlage dieser Werte berechnet. Somit wird auf das Eingangssignal dieselbe Korrektur angewendet, wenn diese aus der Pulsationssignalform erhaltenen Werte gleich sind. Allerdings ist eine Pulsationssignalform eines tatsächlichen Eingangssignals eine Signalform mit einer großen Verzerrung und ist es im verwandten Gebiet schwierig, einen dieser Verzerrung entsprechenden geeigneten Korrekturbetrag zu berechnen. Währenddessen wird in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform ein Schema angenommen, in dem die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q von Zeit zu Zeit auf der Grundlage der Luftdurchflussmenge Q2 des Nebendurchlasses 14 unter Verwendung der oben beschriebenen Formel (6) erhalten wird. Somit kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q von Zeit zu Zeit auf der Grundlage der Durchflussmenge Q2 des Nebendurchlasses 14 erhalten werden, selbst wenn die Pulsationssignalform des Eingangssignals verzerrt ist. Das heißt, es ist möglich, das Verfahren zum Korrigieren des Eingangssignals zu schaffen, das durch die Verzerrung der Pulsationssignalform nicht beeinflusst ist.
In dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform führt die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 eine Berechnung zum Erhalten des zweiten Terms der rechten Seite von Formel (6), d. h. C1/2/L1 · Q · Q, aus. Genauer führt das Multiplizierglied 8 an dem Ausgangssignal Qout unter Verwendung von Q = Qout eine Multiplikation mit einer C1/2/L1 entsprechenden Proportionalitätskonstante aus und führt das Potenzierglied 9 eine Potenzierung, die Qout · Qout entspricht, aus, d. h. berechnet es die zweite Potenz des Ausgangssignals Qout. Außerdem führt die Eingangssignal-Recheneinheit 4 eine Berechnung zum Erhalten des ersten Terms der rechten Seite von Formel (6), d. h. C2/2/L1 · Q2 · Q2, aus. Genauer führt das Multiplizierglied 10 an dem Eingangssignal Qsen unter Verwendung von Q2 = Qsen eine Multiplikation mit einer Proportionalitätskonstante, die C2/2/L1 entspricht, aus und führt das Potenzierglied 11 eine Potenzierung, die Qsen · Qsen entspricht, aus, d. h., berechnet es die zweite Potenz des Eingangssignals Qsen. Daraufhin erhält das Subtrahierglied 5 eine Differenz zwischen einem Rechenergebnis der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 und einem Rechenergebnis der Eingangssignal-Recheneinheit 4 und integriert das Integrierglied 6 daraufhin die durch das Subtrahierglied 5 erhaltene Differenz. Im Ergebnis wird die in Formel (6) dargestellte implizierte Funktion gelöst, um das Ausgangssignal Qout zu erhalten, aus dem der Pulsationsfehler entfernt worden ist.
Der Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht mit einer kleinen Menge an Berechnung durch die obige Konfiguration eine schnelle Verarbeitung und schafft einen Pulsationsfehler-Korrekturprozess, der in der Lage ist, einer Änderung des Pulsationszustands des Eingangssignals schnell zu folgen.
Übrigens gibt es in der oben beschriebenen Rechenverarbeitung in den meisten Fällen kein Problem, selbst wenn die Verlustfaktoren C1 und C2 als feste Werte behandelt werden, so dass die Potenz gemäß Formel (6) auf zwei eingestellt wird und sowohl das Ausgangssignal Qout als auch das Eingangssignal Qsen in den Potenziergliedern 9 und 11 quadriert wird. Allerdings werden die Verlustfaktoren C1 und C2 in einer tatsächlichen Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 als Funktionen der Luftdurchflussmengen Q1 bzw. Q2 repräsentiert. Angesichts dieses Punkts kann eine Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform, wie im Folgenden beschrieben wird, geändert werden.
5 ist ein Graph, der ein Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in Bezug auf die Luftdurchflussmenge Q darstellt. 5 stellt ein Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in dieser Reihenfolge proportional zu der 1,5-ten, 2-ten und 2,5-ten Potenz der Luftdurchflussmenge Q dar. Eine solche Änderung der Ausgangskennlinie kann in dem Potenzierglied 9 der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 dadurch verwirklicht werden, dass die Potenz der Potenzierung in Bezug auf das Ausgangssignal Qout als Reaktion auf die Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 und den durch das Ausgangssignal Qout repräsentierten Betrag der Luftdurchflussmenge Q geändert wird. Übrigens ist allgemein die Potenzierung größer als eins erforderlich, so dass als die Potenz ein Wert eingestellt wird, der größer als eins ist.
Außerdem wird in dem in 5 dargestellten Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 als Reaktion auf eine Polarität (positiv/negativ) der Luftdurchflussmenge Q ebenfalls eine Polarität (positiv/negativ) einer Ausgabe der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 gewechselt. Das heißt, wenn das Ausgangssignal Qout einen positiven Wert der Luftdurchflussmenge Q angibt, ist die Ausgabe der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ebenfalls ein positiver Wert, und wenn das Ausgangssignal Qout ein negativer Wert der Luftdurchflussmenge Q ist, ist die Ausgabe der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ebenfalls ein negativer Wert. Auf diese Weise arbeitet die Recheneinheit 2 selbst dann normal, wenn in der Luftdurchflussmenge Q ein Rückstrom auftritt.
Übrigens ist die Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in dem Beispiel aus 5 zu dem Ursprung als die Mitte punktsymmetrisch und nimmt sie für beide Fälle, in denen das Ausgangssignal Qout positiv und negativ ist, mit derselben Rate zu oder ab. Dies beruht auf der Voraussetzung, dass der Nebendurchlass 14 eine symmetrische Struktur aufweist und dass sich die Durchlasslänge L2 und der Verlustfaktor C2 des Nebendurchlasses 14 selbst dann nicht ändern, wenn die Luftdurchflussmenge Q zurückströmt. Allerdings gibt es in der tatsächlichen Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 einen Fall, dass der Nebendurchlass 14 eine asymmetrische Struktur aufweist. Um einen solchen Fall zu bewältigen, kann die Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in Abhängigkeit von der Polarität des Ausgangssignals Qout in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform geändert werden. Ein Beispiel dafür wird im Folgenden anhand von 6 beschrieben.
6 ist ein Graph, der ein anderes Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in Bezug auf die Luftdurchflussmenge darstellt. In dem Beispiel aus 6 ist eine Neigung der Ausgabe der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 zwischen dem Gebiet 1, das der negativen Luftdurchflussmenge Q entspricht, und dem Gebiet 2, das der positiven Luftdurchflussmenge Q entspricht, geändert. In dem Multiplizierglied 8 der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 kann eine solche Änderung der Ausgangskennlinie dadurch verwirklicht werden, dass die Proportionalitätskonstante, mit der das Ausgangssignal Qout multipliziert wird, als Reaktion auf die Polarität des Ausgangssignals Qout geändert wird.
Da die Proportionalitätskonstante des Multiplizierglieds 8 in der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 wie oben beschrieben in Abhängigkeit von der Polarität des Ausgangssignals Qout geändert wird, kann die Pulsationsfehlerkorrektur ebenfalls dadurch ausgeführt werden, dass der Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform für den Nebendurchlass 14 mit der asymmetrischen Durchlassstruktur angewendet wird.
Die wie oben beschriebene Änderung der Ausgangskennlinie ist hier nicht auf die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 beschränkt und ist ähnlich auf die Eingangssignal-Recheneinheit 4 anwendbar. Das heißt, wenn die tatsächliche Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 betrachtet wird, werden die Verlustfaktoren C1 und C2 wie oben beschrieben zu Funktionen der Luftdurchflussmengen Q1 und Q2. Somit ist es bevorzugt, eine Ausgangskennlinie der Eingangssignal-Recheneinheit 4 in derselben Weise, wie in 5 für die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 beschrieben ist, auf eine Kennlinie proportional zu der 1,5-ten Potenz, auf eine Kennlinie proportional zu der zweiten Potenz und auf eine Kennlinie proportional zu der 2,5-ten Potenz der Durchflussmenge Q einzustellen. Genauer kann eine solche Änderung der Ausgangskennlinie dadurch verwirklicht werden, dass die Potenz der Potenzierung in Bezug auf das Eingangssignal Qsen als Reaktion auf die Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 und auf den Betrag der Luftdurchflussmenge Q2, die durch das Eingangssignal Qsen in dem Potenzierglied 11 der Eingangssignal-Recheneinheit 4 repräsentiert ist, geändert wird. Übrigens ist allgemein die Potenzierung größer als eins erforderlich, so dass als die Potenz ein Wert, der größer als eins ist, eingestellt werden kann. Außerdem gibt es einen Fall, dass der Nebendurchlass 14 in der tatsächlichen Durchlassstruktur des Einlassrohrs 12 eine asymmetrische Struktur aufweist. Somit kann die Ausgangskennlinie der Eingangssignal-Recheneinheit 4 in derselben Weise, wie in 6 für die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 beschrieben ist, in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen geändert werden, um einen solchen Fall zu bewältigen. Genauer wird die Proportionalitätskonstante, mit der das Eingangssignal Qsen multipliziert wird, in dem Multiplizierglied 10 der Eingangssignal-Recheneinheit 4 in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen geändert, so dass eine solche Änderung der Ausgangskennlinie verwirklicht werden kann. Im Ergebnis ist es durch Anwenden des Luftdurchflussmengenmessers 1 der vorliegenden Ausführungsform selbst auf den Nebendurchlass 14 mit der asymmetrischen Durchlassstruktur möglich, eine Pulsationsfehlerkorrektur auszuführen.
Nachfolgend wird eine Einstellung einer Schleifenverstärkung der Recheneinheit 2 beschrieben. In dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform gibt es ein Regelsystem, das, wie in 1 dargestellt ist, durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7, das Subtrahierglied 5 und das Integrierglied 6 in der Recheneinheit 2 gebildet ist. Dieses Regelsystem ist im Prinzip stabil, wobei aber eine Schaltungsverzögerung oder eine Verzögerung wegen einer Rechenzeitdauer auftritt, wenn es als eine analoge Schaltung, als eine digitale Schaltung oder als ein Programm in der Recheneinheit 2 tatsächlich implementiert wird. Wegen einer solchen Verzögerung wird das Regelsystem in einigen Fällen instabil, falls die Schleifenverstärkung zu groß wird. Somit ist es bevorzugt, die Schleifenverzögerung klein einzustellen, wenn die Luftdurchflussmenge Q in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform groß ist, um zu verhindern, dass das Regelsystem wie oben beschrieben instabil wird. Ein Beispiel davon wird im Folgenden anhand von 7 beschrieben.
7 ist ein Graph, der ein nochmals anderes Beispiel der Ausgangskennlinie der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in Bezug auf die Luftdurchflussmenge darstellt. In dem Beispiel aus 7 ist das Gebiet 1, das der negativen Luftdurchflussmenge Q entspricht, ähnlich dem in 6, während ein Gebiet, das der positiven Luftdurchflussmenge Q entspricht, in zwei Gebiete (Gebiet 2 und Gebiet 3) geteilt ist und sich die Ausgabe der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 zwischen diesen Gebieten ändert. Das Potenzierglied 9 der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ändert die Potenz der Potenzierung in Bezug auf das Ausgangssignal Qout in Abhängigkeit von dem Betrag der durch das Ausgangssignal Qout repräsentierten Luftdurchflussmenge Q. Genauer wird die Potenz der Potenzierung, die durch das Potenzierglied 9 in dem Gebiet 3 ausgeführt wird, das einem Gebiet mit großer Durchflussmenge entspricht, kleiner als die im Gebiet 2 gemacht. Im Ergebnis kann die Änderung der Ausgangskennlinie, wie sie in 7 dargestellt ist, verwirklicht werden.
Die Schleifenverstärkung des Regelsystems in der Recheneinheit 2 ist durch ein Produkt der jeweiligen Verstärkungen der Ausgangssignal-Recheneinheit 7, des Subtrahierglieds 5 und des Integrierglieds 6 bestimmt. Da das Potenzierglied 9 die Potenzierung des Ausgangssignals Qout in der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ausführt, nimmt die Verstärkung der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 exponentiell zu, während die durch das Ausgangssignal Qout repräsentierte Luftdurchflussmenge Q zunimmt. Somit ist es in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt, die Zunahme der Verstärkung durch Verringern der Potenz der Potenzierung, die durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in dem Gebiet mit großer Durchflussmenge wie etwa in dem Gebiet 3 in 7 ausgeführt wird, zu unterdrücken, um die Zunahme der Verstärkung der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 in einem vorgegebenen Bereich zu halten. Im Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass das Regelsystem wegen der zu großen Schleifenverstärkung des Regelsystems in der Recheneinheit 2 instabil wird. Mit anderen Worten, die Recheneinheit 2 kann selbst dann stabil arbeiten, wenn die Rechenzeitdauer in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform verzögert ist. Somit ist es möglich, eine preiswertere Schaltungskonfiguration anzunehmen.
Nachfolgend wird eine Tiefpassfilterkennlinie der Recheneinheit 2 beschrieben. In dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform gibt es wie oben beschrieben das durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7, durch das Subtrahierglied 5 und durch das Integrierglied 6 in der Recheneinheit 2 gebildete Regelsystem. Dieses Regelsystem kann als ein Rückkopplungssystem angesehen werden, in dem durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 eine Rückkopplung für das Integrierglied 6 bereitgestellt ist und das die in Bezug auf das in der Recheneinheit 2 eingegebene Eingangssignal Qsen die Tiefpassfilter- (LPF-) Kennlinie aufweist. Eine Grenzfrequenz dieser LPF-Kennlinie ist proportional zu der Verstärkung der Ausgangssignal-Recheneinheit 7. Außerdem nimmt die Verstärkung der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 zu, während die durch das Ausgangssignal Qout repräsentierte Luftdurchflussmenge Q zunimmt, und nimmt die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 ebenfalls zu, da das Potenzierglied 9 die Potenzierung des Ausgangssignals Qout in der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 ausführt.
Die oben beschriebene Beziehung zwischen der Luftdurchflussmenge Q und der Grenzfrequenz wird im Folgenden anhand von 8, 9 und 10 beschrieben. 8 ist ein Graph, der Signalformbeispiele der Ausgangssignale Qout mit verschiedenen Gleichstrompegeln darstellt, 9 ist ein Graph, der Beispiele von Frequenzkennlinien der jeweiligen Signalformen der in 8 dargestellten Ausgangssignale Qout darstellt, und 10 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Gleichstrompegel des Ausgangssignals Qout und der Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 darstellt.
Die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 ändert sich in Abhängigkeit von dem Betrag des Ausgangssignals Qout. Wie in 9 dargestellt ist, ist somit die LPF-Kennlinie gezeigt, in der die Grenzfrequenz zunimmt, während der Gleichstrompegel des Ausgangssignals Qout zunimmt, wenn der Gleichstrompegel des Ausgangssignals Qout z. B. wie in 8 dargestellt geändert wird. Das heißt, die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 nimmt zu, während der Gleichstrompegel des Ausgangssignals Qout zunimmt. Insbesondere ändert sich die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2, wie in 10 dargestellt ist, proportional zu dem Ausgangssignal Qout, wenn die Kennlinie des Potenzierglieds 9 der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 eine quadratische Kennlinie ist und die Potenz der Potenzierung für das Ausgangssignal Qout zwei ist.
Wie oben beschrieben wurde, ändert sich die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform in Abhängigkeit von dem Gleichstrompegel des Ausgangssignals Qout. Im Ergebnis ist es möglich, die Ansprechempfindlichkeit der Recheneinheit 2 im Vergleich zu dem Fall, dass sich die Grenzfrequenz in Abhängigkeit von einem Gleichstrompegel des Eingangssignals Qsen ändert, zu verbessern. Dieser Punkt wird im Folgenden anhand von 11 beschrieben.
11 ist ein Graph, der ein Signalformbeispiel des Ausgangssignals Qout darstellt, wenn das Eingangssignal Qsen stufenweise geändert wird. Wie in 11(a) dargestellt ist, wird von der Recheneinheit 2 das Ausgangssignal Qout mit der wie in 11(b) dargestellten Signalform ausgegeben, falls in die Recheneinheit 2 das Eingangssignal Qsen eingegeben wird, das sich schrittweise ändert, wenn angenommen wird, dass die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 proportional zu dem Eingangssignal Qsen ist. Die Signalform des Ausgangssignals Qout steigt schnell an, fällt aber sehr langsam ab. Somit verursacht das Ausgangssignal Qout von der Recheneinheit 2 in Bezug auf die Änderung des Eingangssignals Qsen selbstverständlich eine erhebliche Ansprechverzögerung. Auf diese Weise nähert sich das Eingangssignal Qsen zum Zeitpunkt des Abfalls null an und ist das Ansprechverhalten der Recheneinheit 2 sehr stark verringert, wenn die Grenzfrequenz proportional zu dem Eingangssignal Qsen ist.
Andererseits ist die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform nicht zu dem Eingangssignal Qsen, sondern zu dem Ausgangssignal Qout proportional. In diesem Fall wird von der Recheneinheit 2 das Ausgangssignal Qout mit der wie in 11(c) dargestellten Signalform ausgegeben. Die Signalform des Ausgangssignals Qout ist sowohl beim Ansteigen als auch beim Abfallen ausreichend schnell. Somit veranlasst das Ausgangssignal Qout von der Recheneinheit 2 in Bezug auf die Änderung des Eingangssignals Qsen selbstverständlich keine erhebliche Ansprechverzögerung.
Wie oben beschrieben wurde, ist die Grenzfrequenz in der LPF-Kennlinie der Recheneinheit 2 in dem Luftdurchflussmengenmesser 1 der vorliegenden Ausführungsform proportional zu dem Ausgangssignal Qout eingestellt, so dass es möglich ist, die erhebliche Ansprechverzögerung, die auftritt, wenn die Grenzfrequenz proportional zu dem Eingangssignal Qsen ist, zu vermeiden. Somit ist es möglich, das Ansprechverhalten der Recheneinheit 2 zu verbessern.
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die folgenden Funktionswirkungen erzielt werden.

(1) Der Luftdurchflussmengenmesser 1 enthält: das Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3, das das Eingangssignal Qsen erzeugt, das sich auf die zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und die Recheneinheit 2, die als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals Qsen eine Berechnung ausführt, um das Ausgangssignal Qout zu erzeugen. Die Recheneinheit 2 enthält: die Ausgangssignal-Recheneinheit 7, die eine Berechnung ausführt, die eine Potenzierung des Erhebens des Ausgangssignals Qout zur mehr als ersten Potenz enthält; die Eingangssignal-Recheneinheit 4, die an dem Eingangssignal Qsen eine Berechnung ausführt; das Subtrahierglied 5, das die Differenz zwischen dem Rechenergebnis durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 und dem Rechenergebnis durch die Eingangssignal-Recheneinheit 4 erhält; und das Integrierglied 6, das die durch das Subtrahierglied 5 erhaltene Differenz integriert, und wobei das Ausgangssignal Qout auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Integrierglied 6 erzeugt wird. Somit kann durch Lösen der oben beschriebenen Funktion von Formel (6) das Ausgangssignal Qout erhalten werden, aus dem der Pulsationsfehler entfernt worden ist. Somit ist es möglich, den Luftdurchflussmengenmesser 1 zu schaffen, der in der Lage ist, der Änderung des Pulsationszustands des Eingangssignals Qsen schnell zu folgen.
(2) Das Potenzierglied 9 der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 berechnet z. B. bei der Potenzierung an dem Ausgangssignal Qout die zweite Potenz des Ausgangssignals. Somit kann in der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 die Berechnung verwirklicht werden, die Q · Q in dem zweiten Term der rechten Seite von Formel (6) entspricht.
(3) Die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 enthält das Multiplizierglied 8, das das Ausgangssignal Qout mit der vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und das Potenzierglied 9, das an dem Ausgangssignal Qout die Potenzierung ausführt. Wie in 6 beschrieben ist, kann das Multiplizierglied 8 die Proportionalitätskonstante in Abhängigkeit von der Polarität des Ausgangssignals Qout ändern. Auf diese Weise ist es möglich, die Pulsationsfehlerkorrektur selbst dann auszuführen, wenn die Luftdurchflussmenge in der asymmetrischen Durchlassstruktur gemessen wird.
(4) Wie oben anhand von 5 beschrieben ist, kann die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 die Potenz der Potenzierung in Abhängigkeit von dem Betrag der durch das Ausgangssignal Qout repräsentierten Luftdurchflussmenge ändern. Auf diese Weise kann die genaue Pulsationsfehlerkorrektur unter Berücksichtigung der Änderung des Verlustfaktors als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge in der tatsächlichen Durchlassstruktur zur Messung der Luftdurchflussmenge ausgeführt werden.
(5) Die Eingangssignal-Recheneinheit 4 enthält das Potenzierglied 11, das die Potenzierung des Erhebens des Eingangssignals Qsen zur mehr als ersten Potenz ausführt. Somit kann in der Ausgangssignal-Recheneinheit 7 die Q · Q entsprechende Berechnung in dem ersten Term der rechten Seite von Formel (6) verwirklicht werden. Außerdem kann unter Berücksichtigung der Änderung des Verlustfaktors als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge in der tatsächlichen Durchlassstruktur zum Messen der Luftdurchflussmenge die genaue Pulsationsfehlerkorrektur ausgeführt werden.
(6) Die Eingangssignal-Recheneinheit 4 enthält das Multiplizierglied 10, das das Eingangssignal Qsen mit der vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert. Das Multiplizierglied 10 kann die Proportionalitätskonstante in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen ändern. Auf diese Weise ist es möglich, die Pulsationsfehlerkorrektur selbst dann auszuführen, wenn die Luftdurchflussmenge in der asymmetrischen Durchlassstruktur gemessen wird.
(7) Die Recheneinheit 2 weist eine Tiefpassfilterfunktion zum Begrenzen einer Frequenzkomponente gleich der oder höher als die vorgegebene Grenzfrequenz von dem Eingangssignal Qsen auf, wobei sich die Grenzfrequenz der Tiefpassfilterfunktion in Abhängigkeit von dem Momentanwert des Ausgangssignals Qout ändert. Somit ist es möglich, das Ansprechverhalten der Recheneinheit 2 zu verbessern.

(Zweite Ausführungsform)
Nachfolgend wird anhand von 12 bis 14 ein Luftdurchflussmengenmesser gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 12 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Luftdurchflussmengenmesser 1A der vorliegenden Ausführungsform enthält anstelle der Recheneinheit 2 des Luftdurchflussmengenmessers 1, der in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, eine Recheneinheit 2A. Grundsätzlich weist die Recheneinheit 2A dieselbe Konfiguration wie die Recheneinheit 2 auf, wobei sie sich aber hinsichtlich dessen unterscheidet, dass sie ferner eine zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 und ein Addierglied 16 enthält. Die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 führt an dem von dem Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 in die Recheneinheit 2A eingegebenen Eingangssignal Qsen eine vorgegebene Berechnung aus. Das Addierglied 16 berechnet eine Summe einer Ausgabe von dem Integrierglied 6, d. h. einer Differenz zwischen dem Rechenergebnis durch die Ausgangssignal-Recheneinheit 7 und einem Rechenergebnis durch die Eingangssignal-Recheneinheit 4, und eines Rechenergebnisses durch die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15, um das Ausgangssignal Qout zu erzeugen und auszugeben.
13 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 darstellt. Wie in 13 dargestellt ist, ist die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 durch ein Multiplizierglied 17, das das Eingangssignal Qsen mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und durch ein Potenzierglied 18, das eine Potenzierung des Eingangssignals Qsen ausführt, gebildet.
In dem Luftdurchflussmengenmesser 1A der vorliegenden Ausführungsform führt die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 eine Berechnung zum Erhalten des ersten Terms der rechten Seite von Formel (5), d. h. L2/L1 · Q2, aus. Genauer führt das Multiplizierglied 17 unter Verwendung von Q2 = Qsen an dem Eingangssignal Qsen eine Multiplikation mit einer Proportionalitätskonstante, die L2/L1 entspricht, aus und führt das Potenzierglied 18 eine Potenzierung, die · Qsen entspricht, aus, d. h. berechnet es die erste Potenz des Eingangssignals Qsen. Daraufhin führt das Addierglied 16 eine Berechnung des Addierens eines Rechenergebnisses der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 zu der Ausgabe von dem Integrierglied 6, d. h. zu dem Wert, der der rechten Seite von Formel (6) entspricht, aus. Im Ergebnis kann durch Lösen der durch Formel (5) repräsentierten Funktion selbst für das Eingangssignal Qsen, das eine Pulsation mit höherer Funkfrequenz enthält, das Ausgangssignal Qout, von dem ein Pulsationsfehler entfernt worden ist, erhalten werden. Im Ergebnis kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q von Zeit zu Zeit noch genauer erhalten werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann auf den Luftdurchflussmengenmesser, bei dem in der zu messenden Luftdurchflussmenge eine Funkfrequenzpulsation auftritt, z. B. auf einen in einer Kraftfahrzeugkraftmaschine verwendeten Luftdurchflussmengenmesser, angewendet werden.
Übrigens kann eine Ausgangskennlinie selbst für die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Eingangssignal-Recheneinheit 4 in Abhängigkeit von einer Polarität des Eingangssignals Qsen geändert werden. 14 ist ein Graph, der ein Beispiel einer Ausgangskennlinie der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 in Bezug auf eine Luftdurchflussmenge darstellt. In dem Beispiel aus 14 ist eine Neigung der Ausgabe der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 zwischen dem Gebiet 1, das der negativen Luftdurchflussmenge Q entspricht, und dem Gebiet 2, das der positiven Luftdurchflussmenge Q entspricht, geändert. Die Proportionalitätskonstante, mit der das Eingangssignal Qsen multipliziert wird, wird in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen in das Multiplizierglied 17 der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 geändert, so dass eine solche Änderung der Ausgangskennlinie verwirklicht werden kann. Auf diese Weise kann z. B. die Proportionalitätskonstante des Multiplizierglieds 17 in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen in die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 geändert werden. Im Ergebnis kann durch Anwenden des Luftdurchflussmengenmessers 1A der vorliegenden Ausführungsform selbst auf eine asymmetrische Durchlassstruktur eine Pulsationsfehlerkorrektur ausgeführt werden.
Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Recheneinheit 2A ferner die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15, die eine Berechnung an dem Eingangssignal Qsen ausführt, und das Addierglied 16, das die Summe der Ausgabe von dem Integrierglied 6 und des Rechenergebnisses der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit 15 berechnet, wobei das Ausgangssignal Qout auf der Grundlage der Ausgabe von dem Addierglied 16 erzeugt wird. Dementsprechend kann selbst für das Eingangssignal Qsen, das die Pulsation mit höherer Funkfrequenz enthält, das Ausgangssignal Qout, von dem der Pulsationsfehler entfernt worden ist, erhalten werden.
Außerdem enthält die zweite Eingangssignal-Recheneinheit 15 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Multiplizierglied 17, das das Eingangssignal Qsen mit der vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert. Das Multiplizierglied 17 kann die Proportionalitätskonstante in Abhängigkeit von der Polarität des Eingangssignals Qsen ändern. Auf diese Weise ist es möglich, die Pulsationsfehlerkorrektur selbst dann auszuführen, wenn die Luftdurchflussmenge in der asymmetrischen Durchlassstruktur gemessen wird.
(Dritte Ausführungsform)
Nachfolgend wird anhand von 15 ein Luftdurchflussmengenmesser gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 15 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Luftdurchflussmengenmessers 1B gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Luftdurchflussmengenmesser 1B der vorliegenden Ausführungsform enthält anstelle der Recheneinheit 2 des Luftdurchflussmengenmessers 1, der in der ersten Ausführungsform beschrieben worden ist, eine Recheneinheit 2B. Grundsätzlich weist die Recheneinheit 2B dieselbe Konfiguration wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebene Recheneinheit 2A auf, wobei sie sich aber hinsichtlich dessen unterscheidet, dass sie ferner ein Addierglied 19 enthält. Das Addierglied 19 erzeugt das Ausgangssignal Qout durch Berechnen einer Summe des von dem Luftdurchflussmengen-Detektionselement 3 an die Recheneinheit 2B eingegebenen Eingangssignals Qsen und einer Ausgabe von dem Addierglied 16, um das Ausgangssignal Qout auszugeben.
In dem Luftdurchflussmengenmesser 1B der vorliegenden Ausführungsform führt das Addierglied 19 eine Berechnung zum Erhalten des dritten Terms der rechten Seite von Formel (4), d. h. +Q2, aus. Genauer führt das Addierglied 19 unter Verwendung von Q2 = Qsen eine Berechnung des Addierens des Eingangssignals Qsen zu der Ausgabe von dem Addierer 16, d. h. zu dem Wert, der der rechten Seite von Formel (5) entspricht, aus. Im Ergebnis kann die durch das Einlassrohr 12 strömende Luftdurchflussmenge Q durch Lösen der durch Formel (4) repräsentierten Funktion von Zeit zu Zeit mit noch höherer Genauigkeit bestimmt werden. Das heißt, die vorliegende Erfindung kann auf einen Luftdurchflussmengenmesser angewendet werden, der selbst für ein Gebiet niedriger Durchflussmenge eine hochgenaue Messung erfordert.
Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können dieselben Funktionswirkungen, wie sie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform beschrieben worden sind, erzielt werden.
Übrigens ist das Beispiel beschrieben worden, dass das Ausgangssignal Qout in den jeweiligen Recheneinheiten 2, 2A und 2B in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen von dem Eingangssignal Qsen durch Ausführen verschiedener Operationen der Addition, der Subtraktion, der Multiplikation und der Potenzierung erhalten wird, wobei aber irgendwelche dieser Operationen durch eine Operation auf der Grundlage einer vorgegebenen Beziehung ersetzt werden können. Zum Beispiel ist es ebenfalls möglich, Abbildungsinformationen, die eine Beziehung zwischen einem Eingangswert und einem Ausgangswert mit einer eineindeutigen Entsprechung bei einem vorgegebenen Zahlenintervall repräsentieren, in der Recheneinheit 2, 2A oder 2B im Voraus zu speichern und einen Teil oder alle Operationen, die durch die Recheneinheit 2, 2A oder 2B ausgeführt werden, durch eine Operation unter Verwendung der Abbildungsinformationen zu ersetzen.
Die oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen und verschiedenen geänderten Beispiele sind lediglich Beispiele, und sofern die Merkmale der Erfindung nicht beeinträchtigt werden, ist die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Inhalte beschränkt. Außerdem sind oben die verschiedenen Ausführungsformen und geänderten Beispiele beschrieben worden, wobei die vorliegende Erfindung auf diese Inhalte aber nicht beschränkt ist. Im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls andere Aspekte enthalten, die in einer technischen Idee der vorliegenden Erfindung denkbar sind.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B: Luftdurchflussmengenmesser
2, 2A, 2B: Recheneinheit
3: Luftdurchflussmengen-Detektionselement
4: Eingangssignal-Recheneinheit
5: Subtrahierglied
6: Integrierglied
7: Ausgangssignal-Recheneinheit
8: Multiplizierglied
9: Potenzierglied
10: Multiplizierglied
11: Potenzierglied
12: Einlassrohr
13: Hauptdurchlass
14: Nebendurchlass
15: zweite Eingangssignal-Recheneinheit
16: Addierglied
17: Multiplizierglied
18: Potenzierglied
19: Addierglied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012112716 A [0003]

Claims

Luftdurchflussmengenmesser, der Folgendes umfasst: ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement, das ein Eingangssignal erzeugt, das sich auf eine zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und eine Recheneinheit, die als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals eine Berechnung ausführt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Recheneinheit umfasst: eine Ausgangssignal-Recheneinheit, die eine Berechnung ausführt, die eine Potenzierung des Erhebens des Ausgangssignals zur mehr als der ersten Potenz enthält; eine Eingangssignal-Recheneinheit, die an dem Eingangssignal eine Berechnung ausführt; ein Subtrahierglied, das eine Differenz zwischen einem Rechenergebnis durch die Ausgangssignal-Recheneinheit und einem Rechenergebnis durch die Eingangssignal-Recheneinheit erhält; und ein Integrierglied, das die durch das Subtrahierglied erhaltene Differenz integriert, und wobei das Ausgangssignal auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Integrierglied erzeugt wird.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Ausgangssignal-Recheneinheit in der Potenzierung eine zweite Potenz des Ausgangssignals berechnet.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Ausgangssignal-Recheneinheit ein erstes Multiplizierglied, das das Ausgangssignal mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und ein erstes Potenzierglied, das an dem Ausgangssignal die Potenzierung ausführt, umfasst, und das erste Multiplizierglied die Proportionalitätskonstante als Reaktion auf eine Polarität des Ausgangssignals ändert.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Ausgangssignal-Recheneinheit eine Potenz der Potenzierung in Abhängigkeit von einem Betrag der durch das Ausgangssignal repräsentierten Luftdurchflussmenge ändert.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Eingangssignal-Recheneinheit ein zweites Potenzierglied umfasst, das an dem Eingangssignal eine Potenzierung größer als eins ausführt.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Eingangssignal-Recheneinheit ein zweites Multiplizierglied umfasst, das das Eingangssignal mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und das zweite Multiplizierglied die Proportionalitätskonstante als Reaktion auf eine Polarität des Eingangssignals ändert.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit ferner umfasst: eine zweite Eingangssignal-Recheneinheit, die an dem Eingangssignal eine Berechnung ausführt; und ein Addierglied, das eine Summe einer Ausgabe von dem Integrierglied und eines Rechenergebnisses der zweiten Eingangssignal-Recheneinheit berechnet, und wobei das Ausgangssignal auf der Grundlage einer Ausgabe von dem Addierglied erzeugt wird.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 7, wobei die zweite Eingangssignal-Recheneinheit ein drittes Multiplizierglied umfasst, das das Eingangssignal mit einer vorgegebenen Proportionalitätskonstante multipliziert, und das dritte Multiplizierglied die Proportionalitätskonstante als Reaktion auf eine Polarität des Eingangssignals ändert.
Luftdurchflussmengenmesser nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit eine Tiefpassfilterfunktion zum Begrenzen einer Frequenzkomponente gleich einer oder höher als eine vorgegebene Grenzfrequenz aus dem Eingangssignal aufweist, und sich die Grenzfrequenz in Abhängigkeit von einem Momentanwert des Ausgangssignals ändert.
Luftdurchflussmengenmesser, der umfasst: ein Luftdurchflussmengen-Detektionselement, das ein Eingangssignal erzeugt, das sich auf eine zu messende Luftdurchflussmenge bezieht; und eine Recheneinheit, die eine Berechnung ausführt, um als Reaktion auf die Luftdurchflussmenge auf der Grundlage des Eingangssignals ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Recheneinheit eine Tiefpassfilterfunktion zum Begrenzen einer Frequenzkomponente gleich einer oder höher als eine vorgegebene Grenzfrequenz von dem Eingangssignal aufweist, und sich die Grenzfrequenz in Abhängigkeit von einem Momentanwert des Ausgangssignals ändert.