MAF（空気の流れ）の理論値を計算する必要がある場合、数学的チャネルといくつかの数学的スキルを使用して計算すると非常に役立つと思います。
すべての測定と計算において、精度は非常に重要であり、生データに数学チャネルを使用する場合、常にさまざまな変数があります。この記事を紹介することで、数学的チャネルとフィルターの適用方法によって引き起こされる不確実性を最小限に抑えることができます。
今回紹介するのは、1.8リットルの4気筒、自然吸気のトヨタセリカエンジン（エンジンコード2ZZ-GE）で、アイドリングからWOTまでのプロセス中のクランクシャフトセンサー、スロットル位置、MAFの関係に焦点を当てています。
図1信号のキャプチャ
WOT中の最大エンジン速度を正確に測定するために、Aチャンネルの電圧信号のピーク点を増幅して、時間スケールを使用して最大エンジン速度を測定できるようにしました。さらに、エンジン速度曲線を描くために、数学的なチャネルクランク（A、36）も追加しました。（注：誘導型クランクシャフトセンサー信号を測定する場合、電圧信号の振幅はエンジン回転数に比例して増加します。）
クランク演算チャネルの紹介については、次のブログ投稿にジャンプできます。クランク演算チャネルはRPM曲線を描画します
図2クランク演算チャネル
図2からわかるように、左側（6811 rpm）のタイムスケールメソッドと右側（6998 rpm）のクランク演算チャネルを使用すると、より高いエンジン速度で測定値に違いが生じます。
Aチャネル信号には「迷惑なスパイク」があり、欠落した歯があると、Picoscopeソフトウェアはすぐに信号周波数の急激な増加を検出します。欠けた歯がクランクシャフトセンサーを通過するとき、クランク演算チャネルはデータを記録しないため、欠けた歯の問題は解決され、残りの歯が正常に機能し続けると、クランク演算チャネルは継続的にデータを表示します。
演算チャネルのフィルタリング機能を使用すると、クランク演算チャネルの「迷惑なスパイク」に対処できます。 LowPass（60/36 * freq（A）、8）演算チャネルを作成する場合、表示される波形は自動的に8 Hzローパスフィルターを使用します。
図3フィルター処理されたrpmチャネル
図3では、エンジン速度曲線を明確に描くことができ、スパイクは発生しません。
図4に示すように、クランク演算チャネルとフィルター処理された速度演算チャネルを比較できます。
図4クランクおよびフィルターチャネル
別の演算チャネルであるLowPass（A、8）は、8 HzローパスフィルターをAチャネルに適用します。これにより、観測用のAチャネル信号のスパイクを除去できますが、信号振幅の精度は多少犠牲になります。
当初、タイムスケールで測定された最大エンジン速度は6811 rpmでしたが、LowPass（A、8）演算チャネルは6547 rpmで、260 rpmの差がありました。
エンジン速度のみを観察する必要がある場合は、LowPass（A、8）が適切な数学的チャネルですが、理論上の空気流を計算する場合は、正確なrpmピークが必要です。これには、演算チャネルの測定値を使用して、タイムルーラーで取得した測定値に近づける必要があります。
実際、演算チャネルのローパスフィルター周波数を変更することで、正確なrpmピーク値を測定できます。新しい数学チャネルLowPass（60/36 * freq（A）、50）を作成します。これには50 Hzローパスフィルターが含まれているため、rpmピーク値がより正確になり（6807 rpm）、スパイク干渉も最小限に抑えられます。実際のアプリケーションでは、さまざまな種類のクランクシャフトセンサーに従って、最適なローパスフィルターを設定するために、さまざまな周波数を繰り返し試す必要があります。
図5フィルタリング周波数が増加したチャネル
これで、正確なrpmピーク値を測定できる正確な数学的チャネルができたので、理論上のMAFを計算し続けることができます。
理論的なMAF値を計算します。MAF=（RPM *単一シリンダー変位）/（60 *クランクシャフトの1回転で生成される吸気ストローク数）。MAF値の計算にはさまざまな方法がありますが、次の手順に従って、自然吸気エンジンの理論上のMAF（WOTを想定）を取得できます。
例：セリカは、1.8 Lの4気筒4ストローク自然吸気エンジンを使用しています。エンジンが3000 rpm（WOT）で稼働していると仮定すると、消費される空気の流れは次のように計算できます。
3000 RPM / 60 = 50回転/秒（Hz）
4気筒エンジンの場合、クランクシャフトが1回転するごとに2つの吸気ストロークが生成されます。したがって、1秒あたり50回転* 2 = 1秒あたり100回の吸気ストローク。
吸気行程あたりの吸気量= 1.8L / 4気筒= 0.45L（450 cc）気筒あたり。
1秒あたり100回の吸気ストローク* 0.45L = 45L /秒
注：海抜空気の密度は約1g / Lです（圧力と温度に依存します）。
したがって、45リットル/秒は約45グラム/秒（45 g /秒）です。
とはいえ、空気力学的な計算は、空気密度が1.223kg / m3または1.223g / Lの場合、摂氏15度前後の海抜での計算に基づいています。したがって、ここでは、毎秒45リットルに1.223を掛けて55.035 gm / sを得ています。ことに留意すべきである上記のすべての条件がエンジンのと仮定膨張効率（VE）は100％です。しかし実際には、最大エンジントルクでの充電効率は約90％です（平均範囲は86％〜88％）。
4気筒エンジンの理論上のMAFを計算するために、数学的チャネルの式は次のとおりです。
ローパス（60/36 *周波数（A）、50）/60/2*1.8（空気密度は1g / L）：
LowPass（60/36 * freq（A）、50）/60/2*1.8*1.223（空気密度は1.223g / L）。
図6 MAF演算チャネル
次に、2つの空気密度に従って、速度範囲全体で理論上のMAFを描画します（VEが100％と仮定）。ここで私は疑問の価値を考え、頼む空気密度（1グラム/のL または1.223グラム/ L ）ない車両メーカーの使用を？これは、彼らが提供MAF値にこれらの表示されます、データをそこに？
次に、VEの計算について説明します。吸気マニホールド構成、スロットル位置、バルブの持続時間/リフト、空気力学の複雑さを数式で要約することができないため、計算スキルや数式に関係なく、VEの計算は非常に困難です。ただし、VEの近似計算では空気流データを使用できます。
エンジンが常に100％VEであるとは限りませんが、エンジンのVEが気流式の計算で100％であると想定されている場合、実際のMAF値はスキャンツールを通じて取得されます。実際のMAF値に対する実際のMAF値の比率は、VEの概算値です。 。（エアフローメーターは正常に作動しており、空気漏れはなく、エンジンの性能に問題はないものとします。）
図7では、数学的チャネル60/36 * freq（A）が7031 rpmのピークrpmと106.3gm / secの理論上のMAFを測定しました（VEが100％であり、空気密度が1gm / Lであると仮定）。興味深いことに、ピーク回転数ではMAF値は0ではありませんが、スロットルはすでに完全に閉じています。これは、スロットルを閉じてもエンジン回転数がすぐに低下しないためと考えられます。我々はルートであることを覚えておいてくださいよると回転数のピークを理論的に計算するMAF さんを。
図7波形分析
図8に示すように、スキャンツールはMAFが7021 rpmで111.85 gm /秒であることを示しています。ここでこれらの数値を計算すると、オシロスコープによって計算されたMAFは106.3 gm /秒であり、スキャンツールによって報告されたMAFは111.85 gm /秒であり、2つの速度はほぼ同じです。111.85 / 106.3 = 1.05 * 100％= 105％、インフレ効率（VE）は105％であり、これは単純に不可能です！
図8データのスキャン
エンジンはVVT-iLの「可変バルブタイミングとリフト」（高速ではバルブリフトが上がる）を採用していますが、チャージ効率は100％を超えず、エア漏れがないことを前提としています。ここで1.223 g / LのMAF を計算すると、VEは100％を超えないでしょう。
オシロスコープによって計算されたMAFを106.3g / s * 1.223 = 130g / sに変更します。スキャンツールによって報告されたMAFは111.85g / s、111.85 / 130 = 0.8604 * 100％= 86.04％、実際の膨張効率は86.04％です。
したがって、この場合、自動車メーカーは1.223 g / Lの空気密度に基づいて理論上のMAF値を計算すると結論付けることができます。要約すると、エンジン速度、気筒数、およびエンジン容量がわかれば、理論上のMAFを計算できます。
数学チャネルに最後の補正係数を追加することもできます—VEは平均88％を使用します。ケーススタディで数式LowPass（60/36 * freq（A）、50）/60/2*1.8*が使用されている場合1.223 * 0.88、MAF値を計算するとき、VEが100％ではなく88％であると想定します：130 gm /秒* 0.88 = 114.4 gm /秒（スキャンツールの読み取り= 111.85 gm /秒）。この数学チャネルが役立つかどうかはわかりませんが、100％VEによって計算された理論上のMAFとスキャンツールによって報告されたMAFに基づいて、比率に基づいて実際の概算VE（キャプチャ後）を計算することは非常に役立ちます。
psdataファイルは、Hongkeピコオシロスコープフォーラムからダウンロードできます。