JPH04231653A - ポテンシオメータ評価の際のノイズ低減装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポテンシオメータ評価
、内燃機関の例えばエアーフローセンサフラップのスロ
ットルバルブポテンシオメータまたは空気量測定ポテン
シオメータのノイズ低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関により吸い込まれる空気量が依
存するスロットルバルブの位置をスロットルバルブポテ
ンシオメータを用いて検出することは一般に公知の技術
である。その場合、スロットルバルブポテンシオメータ
は機械的可変抵抗に相応し、この機械的可変抵抗が分圧
器として接続され、分圧器の摺動子出力側から信号電圧
が取り出される。

【０００３】電圧値とポテンシオメータ位置との正確な
対応関係が要求されるため、電気的値に対しては比較的
狭い公差しか許容されない。この公差は長い動作期間後
にも保持されるべきである。しかし、老化、燃料、油、
凝水等の作用により、摺動子の接触抵抗が次のように変
化する。すなわち、不所望の電圧変動ノイズが発生し、
ノイズ信号が惹起されるように変化する。そのため信号
電圧と摺動子位置との対応関係に誤差が生じ、これが不
所望の走行状態につながる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ポテ
ンシオメータのノイズを低減することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は、ポテンシオ
メータの出力信号が、ポテンシオメータと制御装置との
間に接続された増幅装置にて増幅されるように構成して
解決される。

【０００６】本発明の装置は、ポテンシオメータの摺動
子から取り出されるポテンシオメータ電流の低減により
電圧変動ノイズが十分に阻止されるという利点を有する
。

【０００７】ポテンシオメータ出力信号のフィルタリン
グ（例えば後置接続されたＲＣフィルタにて）により、
ポテンシオメータ信号の平滑化が得られる。

【０００８】ポテンシオメータの引き続く増幅により、
例えば計算装置にて後続処理が問題なく可能であり、後
続処理によりさらに誤機能ないし線路断線の信頼度の高
い識別が可能である。

【０００９】有利な構成によれば、増幅回路は中間プラ
グ接続部に設けられ、中間プラグ接続部はポテンシオメ
ータ出力側に直接差し込まれる。それにより増幅器回路
はポテンシオメータの近傍に配置され、このようにして
障害からの影響を受けにくくされる。

【００１０】本発明の有利な実施例が下位請求項に記載
されている。

【００１１】

【実施例】図１の装置ではポテンシオメータ１０、例え
ばスロットルバルブポテンシオメータまたは空気量測定
ポテンシオメータが端子１１とアースとの間に接続され
ている。端子１１には基準電位ＵＲが印加される。ポテ
ンシオメータ１０は摺動子出力側Ｓを有しており、摺動
子出力側は抵抗１２を介してアースと接続されており、
さらにオシログラフ１３と直接接続されている。オシロ
グラフ自体は例えば入力コンデンサ１４を有し、コンデ
ンサは抵抗１１と共に時定数τ＝２μｓのフィルタとし
て作用する。

【００１２】ポテンシオメータの摺動子位置は、摺動子
出力側ＳにてＵＳ＝４．２Ｖの電圧が印加されるように
選択される。摺動子出力側Ｓから取り出される摺動子電
流ＩＳを変化させるために、抵抗１２の順次３つの異な
る抵抗値が選択されている。すなわち、５２ｋΩ、５０
０ｋΩおよび５．１ＭΩであり、それにより８０μＡ、
８．４μＡおよび０．８２μＡの摺動子電流ＩＳが生じ
る。

【００１３】図２では、図１から既知の装置が抵抗１５
とコンデンサ１６だけ拡張されている。この抵抗とコン
デンサは共に時定数τ＝２２０μｓのフィルタを形成す
る。

【００１４】端子１１とアースの間の電圧は同様に５Ｖ
、摺動子電圧は４．２Ｖである。抵抗１２の大きさは同
様に、図１と同じ大きさの摺動子電流ＩＳが発生するよ
うにが選択可能である。

【００１５】図１および図２から公知の装置に振動実験
を実施すると、図３ａ，ｂ，ｃに示す経過を有する摺動
子電流ＩＳが生じる。

【００１６】このような振動実験の際に、摺動子は図１
に二重矢印により示された方向に往復運動し、それによ
り自動車における実際の特性をシミュレートする運動が
発生する。振動実験に対するパラメータとして以下が選
択される： 振動運動の周波数：４０〜５０Ｈｚ 振動角度：２° 接点圧：１２ 供給電圧ＵＲ＝５Ｖ 図３ａには、後置接続されたオシログラフで相応の電圧
となる、８０μＡと５０Ｈｚの振動運動に対する摺動子
電流ＩＳの経過が示されている。振動運動のそれぞれ最
大と最小時に、まず電圧変動ノイズが発生する。この電
圧変動ノイズは、この地点に堆積された摺動子摩耗に起
因するものであり、選択された回路例では０．３Ｖであ
る。オシログラフで測定された電圧変動は全部で約０．
２Ｖ〜０．３Ｖである。図３ａによる信号経過は図１の
装置および５２ｋΩの抵抗１１により得られる。

【００１７】しかし同じ条件で、図２の付加的フィルタ
を用いると、図３ｂの信号経過が得られる。ここでは信
号は全体で平滑化されている。しかし電圧変動ノイズは
最小ないし最大でやはり生じている。

【００１８】抵抗１１がさらに大きくなると、すなわち
摺動子電流ＩＳがさらに低減されると、電圧変動ノイズ
は僅かに減少する。しかし依然として無視することはで
きない。

【００１９】摺動子電流を０．８２μＡに低減して（こ
れは５．１ＭΩに相応する）初めて電圧変動ノイズのな
い信号経過が得られる。図３ｃは付加的フィルタのない
図１の装置に対する信号経過を示し、図２の装置ではさ
らに平滑な信号経過が得られる。

【００２０】摺動子電流ＩＳを１μＡよりも小さな値に
低減することにより電流変動ノイズないし電圧変動ノイ
ズが生じないから、摺動子出力側Ｓから取り出される摺
動子電流ＩＳをこのような小さな値に制限しなければな
らない。しかし制御装置での後続の処理に対しては、数
十μＡ、例えば４０μＡの電流が必要である。従って、
摺動子電流ＩＳを増幅装置により所要の大きさに増幅し
なければならない。

【００２１】図４は、ポテンシオメータから取り出され
る摺動子電流ＩＳが制御装置に供給される前に増幅され
る第１の装置を示す。

【００２２】参照番号１０は、基準電位ＵＲとアースと
の間に接続されたポテンシオメータを示す。ここでポテ
ンシオメータはポテンシオメータレーン１７と取出レー
ン１８からなる。摺動子１９はポテンシオメータレーン
１７と取出レーンの上を往復運動する。ポテンシオメー
タ１０がスロットルバルブポテンシオメータに相応する
ならば、図４の装置では、基準電圧入力側近傍の摺動子
位置はスロットルバルブが全開であるとみなされ、一方
反対側の位置は全閉のスロットルバルブに相応すること
となる。

【００２３】電流ＩＳの発生するポテンシオメータの出
力側Ｓは演算増幅器２０の一方の入力側と接続されてい
る。演算増幅器２０の他方の入力側はダイオード２１を
介して演算増幅器２０の出力側と接続されている。その
際、この接続点とアースとの間にはコンデンサ２２と抵
抗２３が接続されている。演算増幅器２０の給電は供給
電圧ＵＲに接続された別の入力側を介して行われる。

【００２４】ダイオード２１のカソードを介して増幅装
置２４は制御装置２５と接続されている。ここで、制御
装置２５の入力側にはＲＣフィルタ２６、２７が接続さ
れている。

【００２５】摺動子出力側Ｓから取り出される摺動子電
流ＩＳは摺動子位置に依存しており、増幅装置２４にて
、制御装置２５に少なくとも４０μＡの電流が供給され
るように増幅される。回路の適切な構成により、各摺動
子位置毎の摺動子電流ＩＳが１μＡによりも小さい値に
留まるようにしなければならない。場合により、付加抵
抗３１を挿入し、この抵抗が電流ＩＳを１μＡよりも小
さくなるように制限する。摺動子出力側Ｓから取り出さ
れた電流が１μＡよりも小さい値に留まれば、電流変動
ノイズないし電圧変動ノイズが僅かにしか発生しないこ
とが確実になる。同時に制御装置には、ポテンシオメー
タの誤機能または信号線路の断線が存在しているか否か
の診断、識別が可能である大きさの電流が供給され、確
実な信号伝送が常に保証される。

【００２６】演算増幅器２０に所属する３つの構成素子
２１、２２、２３は、一方で電流増幅部を形成し、他方
でフィルタ装置を形成する。このフィルタ装置の時定数
は電圧の変化が低い値から高い値へ変化するものか、ま
たは高い値から低い値へ変化するものかに依存する。

【００２７】このような種々異なる時定数は例えばスロ
ットルバルブポテンシオメータの評価の際に所望される
。というのは、スロットルバルブの閉成速度は通常、開
口速度よりも緩慢だからである。開口速度は必要な場合
、すなわち急激な加速の際に約５０ｍｓであり、スロッ
トルバルブはこの５０ｍｓでアイドル位置から全負荷位
置に変化する。

【００２８】場合により発生する摺動子電流ＩＳ（約１
μｓの持続時間を有する）の変動ノイズを確実に除去濾
波することができるように、フィルタ時定数τは通常僅
か１〜２ｍｓである。一方これに対して、閉成運動は１
０ｍｓ以上の比較的に高いフィルタ時定数τを許容する
。

【００２９】ダイオード２１により、このような比較的
に高いフィルタ時定数τが、スロットルバルブの閉成運
動中、すなわち摺動子電圧ＵＳの減少するフェーズで得
られる。それにより障害は確実に除去濾波される。

【００３０】図５には別の実施例が示されている。ここ
ではポテンシオメータ１０は端子１１を介して基準電位
ＵＲに接続される。一方ポテンシオメータの別の出力側
１１はアースに接続される。摺動子出力側Ｓは演算増幅
器２０の非反転入力側と接続される。演算増幅器２０の
反転入力側はその出力側と直接接続される。演算増幅器
２０の非反転入力側とアースとの間にはコンデンサ２８
が接続される。

【００３１】演算増幅器２０はさらに端子２９とアース
端子３０に接続されており、端子２９には供給電圧ＵＶ
が印加される。

【００３２】摺動子出力側Ｓから摺動子電流ＩＳが取り
出され、摺動子電流ＩＳは演算増幅器２０で、演算増幅
器２０の出力側Ａに電流ＩＡが発生するように増幅され
る。演算増幅器２０の出力側Ａは制御装置２５と接続さ
れ、制御装置２５ではポテンシオメータ電流の評価が行
われる。供給電圧ＵＶは基準電圧ＵＲに相応するが、し
かし数Ｖ高いものであることができる。

【００３３】コンデンサ２８は摺動子電流ＩＳの短時間
の変動ノイズを補償するために用いる。コンデンサは演
算増幅器２０の入力側に接続されているから、非常に小
さく構成することができ、１０ｎＦの値で十分である。

【００３４】演算増幅器２０でんは摺動子電流ＩＳが、
例えば４０μＡに増幅される、これにより摺動子電流事
態は１μＡ以下であるにもかかわらず、制御装置にて問
題なく後続処理が可能である。

【００３５】図６には別の実施例が示されている。摺動
子出力側Ｓと制御装置２５の間には同様に増幅装置３２
が配置されており、この増幅装置の構成は図４の増幅装
置２４とやや異なっている。増幅回路３２の入力側には
ローパスフィルタが接続されており、このローパスフィ
ルタは抵抗３３およびアースに接続されたコンデンサ３
４からなる。

【００３６】ローパスフィルタには演算増幅器３５の入
出力側２、３、４、５、６、７が接続されており、出力
側６は別の抵抗３６を介して制御装置２５と接続されて
いる。演算増幅器３５の反転入力側２と制御装置２５の
間には別の抵抗３７が接続され、入力側２と出力側６の
間には別のコンデンサ３８が接続されている。

【００３７】入力側４、５はアースに接続され、入力側
７は５Ｖの供給電圧に接続されている。さらにコンデン
サ３９が供給電圧とアースとの間に配置されている。

【００３８】摺動子Ｓから取り出され、増幅装置３２を
介して制御装置に供給されるポテンシオメータ信号ない
しポテンシオメータ電流は、３２での増幅により、電圧
変動ノイズが発生しないような小さい値に保持すること
ができる。

【００３９】増幅装置２０、２４ないし３２は空間的に
ポテンシオメータの近傍に配置するができ、空気量計の
場合は例えばポテンシオメータ室内に配置することがで
きるが、しかし制御装置２５の近傍または制御装置内に
配置することもできる。

【００４０】特に有利には、増幅装置２４、３２は中間
プラグ接続部に配置する。この中間プラグ接続部は適切
にポテンシオメータ室ないしポテンシオメータケーシン
グに固定される。従って、中間プラグ接続部はＤＥ−Ｏ
Ｓ２９２７２９５から公知のように構成することができ
る。取り付け固定はＤＥ−ＯＳ２９２７２９５と同様に
行い、その際ポテンシオメータおよびプラグ接続部に適
合するプラグ接続部接続部が必要である。

【００４１】セラミックポテンシオメータを使用する場
合は、増幅に必要な構成素子をセラミック基板上に直接
、ハイブリッド回路として被着することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明により、ポテンシオメータ評価の
際のノイズが低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】振動実験を行った、付加的フィルタを有しない
試験回路の回路図である。

【図２】振動実験を行った、付加的フィルタを有する試
験回路の回路図である。

【図３】３つの異なる条件での摺動子電流の経過を示す
線図である。

【図４】本発明の実施例の回路図である。

【図５】本発明の実施例の回路図である。

【図６】本発明の実施例の回路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポテンシオメータ評価の際のノイズ低
   減装置であって、ポテンシオメータが基準電圧とアース
   との間に接続されており、ポテンシオメータの摺動子出
   力側から取り出される信号が信号路を介して制御装置に
   供給されるノイズ低減装置において、ポテンシオメータ
   （１０）の出力信号が、ポテンシオメータ（１０）と制
   御装置（２５）との間に接続された増幅装置（２０、２
   ４、３２）にて増幅されることを特徴とする、ポテンシ
   オメータ評価のさいのノイズ低減装置。