JPS63256821A - 渦流量計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、機関に用いる渦流量計に関し、特にスロッ
トル弁の閉時に発生するノイズを誤計測することなく、
正しい周波数を検出することができるようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、機関に用いる渦流量計に関しては、たとえば特公
昭５８−１５０４５号公報、特公昭５９−２４３６３号
公報、特公昭５９−１８３３２号公報、特公昭５８−５
６４１５号公報などが知られている。第１図は後述する
この発明の渦流量計を示すブロック図であるが、〔従来
の技術〕の説明に際し、この第１図を援用して述べる。

この第１図は従来の技術の部分も含まれている。

まず、第１図において、上記特公昭５８−５６４１５号
公報に示された部分を既述する。この第１図において、
渦発生体２を有する）ん置針１を介して超音波発信子４
と超音波受信子５が対向して配置されており、渦発生体
２の下流側に発生するカルマン渦列３の流れを積切って
超音波が伝播するように超音波発振回路６で超音波発信
子４を励振させる。

カルマン渦列の流れを横切る超音波はカルマン渦列３に
より位相変調され、超音波受信子５で受波される。この
受（＝信号は波形整形回路８で波形整形した後、位相比
較器９に出力する。

一方、超音波発信子４を励振する超音波発振回路６の出
力は電圧制御位相偏移回路７に加える。

この電圧制御位相偏移回路７は超音波発振周波数信号の
高い周波数安定性をそのまま維持して、位相偏移角のみ
を制御するものである。この電圧制御位相偏移回路７で
超音波発振回路６の出力を位相偏移して位相比較器９に
加える。

位相比較器９、超音波発振回路６、電圧制御位相偏移回
路７およびループフィルタ１０により位相同期ループを
構成している。なお、１１はローパスフィルタである。

位相比較器９で波形整形回路８の出力と電圧制御位相偏
移回路７の出力との位相比較を行って、その比較結果を
ループフィルタ１０に加え、この比較結果の不要周波数
成分をループフィルタ１０で除去する。

このループフィルタ１０の出力電圧に応じて、電圧制御
位相偏移回路７は超音波受信子ＦＩｓ６の出力信号の位
相偏移角を制御して、位相比較器９に出力するようにし
ている。

これにより、電圧制御位相偏移回路７の出力を超音波受
信信号に同期させるようにしており、その結果、ループ
フィルタ１０の出力はそのまま位相復調出力となる。

しかし、この公報の場合には、超音波受信子５が受ける
信号以外のノイズや流体の流れ方に起因する低周波のう
ねりによって渦周波数が乱される。

これを解決するために、本発明の出願人と同一出願人に
よす「満流置針」が提案されている。この先願の渦流量
計についてさらに第１図を援用して述べる。この先願の
発明は符号１〜１１で示す構成に加えて、さらに以下に
述べる部分が新たに付加されたものである。

すなわち、位相比較器９の出力はループフィルタ１０に
入力されるとともに、ローパスフィルタ１１を介して第
１の周波数可変フィルタ１２にも入力する。

この第１の周波数可変フィルタ１２はへイパスフィルタ
であり、ローパスフィルタ１１の出力信号のうち、周波
数の高い成分を通過して第２の周波数可変フィルタ１３
に送出する。

この第２の周波数可変フィルタ１３はローパスフィルタ
であり、周波数の低い成分を通過して波形整形回路１４
に出力するようにしている。

この第１．第２の周波数可変フィルタ１２，１３におい
て、へイパスフィルタとなる第１の周波数可変フィルタ
１２は第３図に示すようにその下限の通過周波数量、以
下の周波数のノイズ成分は除去され、また、ローパスフ
ィルタとなる第２の周波数可変フィルタ１３はその上限
の通過周波数ｆｕ以上の周′ｆ１．数の機関によるノイ
ズ成分が除去されることになる。したがって、この下限
の通過周波数ｆＬと上限の通過周波数ｆＵとの間が第１
．第２の周波数可変フィルタ１２，１３の通過帯域とな
る。

この機関のノイズは、空気の流れの脈動によって生ずる
比較的周波数の低いノイズ、空気が空気弁を通過すると
きに発生するいわゆる風切音によって生ずる出力周波数
の低い、すなわち、流量の少ないときの比較的高周波の
ノイズ、あるいはターボチャージ゛などの作動時に発生
する出力周波数の高いノイズである。

これらのノイズは発生領域が変動し、また、空気流量も
機関の瞬時の挙動によって変動しているため、渦周波数
の帯域幅は相当広り、シｔコがって、第１．第２の周波
数可変フィルタ１２，１３を組み合わせている。

この第１．第２の周波数可変フィルタ１２．１３を通過
した渦周波数イス号は波形整形増幅回路１４で波形整形
および増幅されて渦周波数信号が出力されろ。

これと同時に渦周波数信号は周波数−電圧（以下、ｆ　
−Ｖという）変換回路１５でその周波数に対応した電圧
に変換され、この電圧により第１゜第２の周波数可変フ
ィルタ１２．１３の通過帯域が制御されるようにしてい
る。

これにより、第１．第２の周波数可変フィルタの通過帯
域が変わり、第２図の斜線を施して示す通過帯域の巾が
変化することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この渦流量計は過給機を有する機関の吸入空気量を計測
するとき、過給機の発する超音波ノイズによって渦信号
波が乱れる。この乱れは過給機の回転の増大にともなっ
て大きくなるが、通常では吸入空気量も増大し、その乱
れは第５図（ａ＋に示す第１の周波数可変フィルタ１２
の入力端の信号Ａに対して、第５図（ｂ）に示すように
第２の周波数可変フィルタ１３を通過した信号Ｂには歪
が除去される。

しかし、スロノ）−ル弁が急激に閉じろと、吸入空気量
は減少するにもかかわらず、過給機の回転は慣性などに
より念に低下しないため、第６図（ａ）に示す第１の周
波数可変フィルタ１２の入力端の信号に対して第６図（
ｂｌのように第２の周波数可変フィルタ１３の出力端の
信号はＳ　／　Ｎが極めて悪い波形となる。

この波形では、ノイズを信号と誤判断し、第２の周波数
可変フィルタ１３の通過後は才止めて高い周波数が出力
されてしまう。このため、機関停止やラフアイドルを生
ずる。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、スロットル弁の閉時に発生するノイズを誤計測す
ることなく、正しい渦周波数を検出することができ、機
関にとって極めてすぐれた渦流量計を得ることを目的と
する。

〔間居点を解決するための手段〕

この発明に係る渦流量計は、被測定流体の流量に応動し
て生ずる渦信号を受けてハイパスする第１の周波数可変
フィルタと、この第１の周波数可変フィルタの出力をロ
ーパスする第２の周波数可変フィルタと、この第２の周
波数可変フィルタの出力を波形整形および増幅する波形
整形増幅回路と、この波形整形増幅回路から出力される
渦周波数出力を電圧に変換して第１．第２の周波数可変
フィルタの通過帯域を制御する周波数−電圧変換回路と
、機関の空気量を制御するスロットル弁の開度が所定量
以下になると第１および第２の周波数可変フィルタのう
ちの少なくとも第２の周波数可変フィルタの通過帯域を
所定通過帯域に所定時間固定する手段とを設けたもので
ある。

〔作　用〕

この発明においては、被測定流体の流量に応動して生ず
る渦信号を第１の周波数可変フィルタに導入して周波数
の高い成分のみをへイパスして、第２の周波数可変フィ
ルタで周波数の低い成分のみを通過してノイズ成分を除
去した渦信号成分のみを抽出し、この渦信号成分を波形
整形および増幅して所望の渦信号を出力し、この渦信号
の周波数に対応する電圧を周波数−電圧変換回路で変換
し、この電圧で第１．第２の周波数可変フィルタの通過
帯域を制御し、スロットル弁の弁開度が所定息下になる
と、第１および第２の周波数可変フィルタあるいは第２
の周波数可変フィルタの通過帯域を所定通過帯域に所定
時間固定する。

〔実施例〕

す下、この発明の渦流量計の実施例について図面に基づ
き説明する。第１図【よその一実施例のブロック図であ
る。この第１図において、〔従来の技術〕の瀾で説明し
ｔこ部分は重複を避けるためにその説明を省略する。

この発明では、第１図において、符号１〜１５で示す部
分以外に新たにゲート回路１６とタイマ回路１７とを付
加しｔコものであり、波形整形増幅回路１４の出力はゲ
ート回路１６　ｒｆ！介してｆ　−Ｖ変換回路１５に入
力されるようになっている。

このゲート回路１６には、タイマ回路１７の出力が入力
されるようになっている。タイマ回路１７にはスロット
ル弁の弁開度が所定以下になると、弁開度イス号が入力
されるようになっており、この弁開度イス号がタイマ回
路１７に入力されると、タイマ回Ｘｔ？Ｉ１７ばゲート
回路１６に出力し、所定の設定時間経過後に、ゲート回
路１６への出力を停止するようになっている。

ゲート回９１６にタイマ回路１７の出力が入力されろと
、ゲート回路１６はｆ−Ｖ変換回路１５の入力をハイパ
スするようになっている。これにより、第１．第２の周
波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域を所定通過帯域
に所定時間固定するようになっている。

次に、この発明の動作について説明するが、第１、第２
の周波数可変フィルタ１２．１３の通過帯域ｌ］の制御
を行うまでの動作についてはすでに述べたとおりであり
、ここでは第１図のこの発明の特徴とする部分のみにつ
いて説明する。

従来の問題発生領域は急速減速域のみであるため、スロ
ットル弁の開度を検出し、このスロットル弁の弁開度が
所定量以下になったとき、その弁開度信号がタイマ回！
８１７に入力され、タイマ回路１７が作動し、ゲート回
路１６に出力する。

過給機などの慣性による乱れがスロットル弁閉時よ’）
７０ｉＭするが、乱れ静粛後も無為に固定しておくと、
次のスロットル弁開時に十分追従できなくなるものであ
り、これを防止するために、タイマ回路１７の設定時間
が選定されている。

このタイマ回路１７の出力がゲート回路１６に入力され
ると、ゲート回路１６はｆ　−Ｖ変換回路１５の入力を
ハイパスする。

これにより、第１および第２の周波数可変フィルタ１３
を第３図に示すように低域りに固定する。

したがって、強制的に高周波成分が除去され、第４図（
ａ）に示すようなノイズの重畳した信号波が第１の周波
数可変フィルタ１２に入力されても、第２の周波数可変
フィルタ１３の出力端には、第４図（ｂｌに示すような
ノイズの除去された信号が取り出される。

タイマ回路１７の設定時間が経過すると、タイマ回路１
７の出力がゲート回路１６に送出されなくなり、ゲート
回路１６による第１．第２の周波数可変フィルタ１２．
１３の通過帯域固定作用が停止する。

このようにして、スロットル弁の弁開度が所定以下にな
ると、所定時間、第１．第２の周波数可変フィルタ１２
．１３の通過帯域が低域りに固定されることになる。

第２図はこの発明の他の実施例の構成を示すブロック図
であり、この第２図では符号１〜１０で示す部分は図示
を省略している。第１図ではスロットル弁の開度が所定
以下になると第１．第２の周波数可変フィルタ１２，１
３の通過帯域を低域りに固定するのに対して、第２図で
は、第２の周波数可変フィルタ１３の通過帯域を所定通
過帯域に固定するようにしたものである。

したがって、第２図では、波形整形回路１４の出力をｆ
−Ｖ変換回路１５に入力し、このｆ　−Ｖ変換回路１５
の出力をゲート回路１６、第１の周波数可変フィルタ１
２に加えるようになっている。

また、ゲート回路１６の出力は第２の周波数可変フィル
タ１３に加えるようになっており、その他の構成は第１
図と同様である。

この第２図では、スロットル弁の開度が所定量以下にな
ると、弁開度信号がタイマ回Ｘ８１７に入力され、タイ
マ回路１７からその設定時間経過するまでゲート回路１
６に出力し、ゲート回路１６は第２の周波数可変フィル
タ１３の通過帯域を所定の通過帯域を固定する。これに
より、上記実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、スロットル弁の弁開度
が所定開度以下のときに第１および第２の周波数可変フ
ィルタあるいは第２の周波数可変フィルタの通過帯域を
所定時間所定通過帯域に固定するようにしたので、第１
．第２の周波数可変フィルタの制御なスロットル弁閉時
に、出力周波数に依存することがなく、スロットル弁の
閉時に発生するノイズを渦周波数として誤計測すること
なく、正しい渦周波数を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の渦流量計の一実施例のブロック図、
第２図はこの発明の渦流量計の他の実施例の要部の構成
を示すブロック図、第３図はこの発明および従来の渦流
量計を説明するための出力周波数対可変フィルタ通過周
波数の関係を示す図、第４図は機関の急減速後の低回転
時におけるこの発明の渦流量計の周波数可変フィルタの
入力側と出力側の波形図、第５図は機関の高回転時にお
ける従来の渦流量計の周波数可変フィルタの入力側と出
力側の波形図、第６図は機関の急減速後の低回転時にお
けろ従来の渦流量計の周波数可変フィルタの入力側と出
力側の波形図である。 １・・・流社計、２・・渦発生体、３・・・カルマン渦
列、４・・・超音波発（＝子、５　超音波受信子、６・
超音波発振回路、７・電圧制御位相偏移回路、８・・・
波形整形回路、９・・位相比較器、１０・ループフィル
タ、１１・・・ローパスフィルタ、１２・・・第１の周
波数可変フィルタ、１３・・・第２の周波数可変フィル
タ、１４・・・波形整形増幅回路、１５・・・ｆ　−Ｖ
変換回路、１６・ゲート回路、１７・・−タイマ回路。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）機関が吸入する空気量に応動して生ずる渦信号を
   検出する検出手段、この検出手段の出力をハイパスする
   第１の周波数可変フィルタ回路、この第１の周波数可変
   フィルタ回路の出力をローパスする第２の周波数可変フ
   ィルタ回路、この第２の周波数可変フィルタの出力信号
   を波形整形および増幅して機関の吸入空気量に応動した
   渦周波数を出力する波形整形増幅回路、上記渦周波数に
   対応した電圧に変換するとともにこの電圧により上記第
   １および第２の周波数可変フィルタ回路の通過帯域を制
   御する周波数−電圧変換回路、上記機関の吸入空気量を
   制御するスロットル弁の開度が所定量以下になると少な
   くとも上記第２の周波数可変フィルタの通過帯域を所定
   時間所定通過帯域に固定する帯域手段を備えてなること
   を特徴とする渦流量計。
2. （２）帯域固定手段はスロットル弁の弁開度信号により
   動作して所定の設定時間出力するタイマ回路と、このタ
   イマ回路の出力を受けて上記設定時間の間少なくとも上
   記第２の周波数可変フィルタの通過帯域を所定帯域に固
   定するゲート回路とよりなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の渦流量計。