專利名稱：熱式流量測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)空氣等流體的流量的熱式流量測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
使用具有溫度特性的發(fā)熱電阻體、溫度補(bǔ)償電阻體等感溫電阻體的熱空氣流量測(cè)定裝置(熱空氣流量計(jì))能直接檢測(cè)質(zhì)量空氣量，因此為了測(cè)量汽車等的內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣流量而廣泛使用。檢測(cè)出的空氣流量信號(hào)利用于電子控制燃料噴射裝置的燃料噴射量的運(yùn)算等中。
作為發(fā)熱電阻體等感溫電阻體廣泛使用將白金線卷入線軸并且由玻璃涂敷的熱線式類型的電阻體，近年來提出了將薄膜電阻體形成在陶瓷基板上或硅基板上的薄膜類型、多晶硅等的半導(dǎo)體類型。
流量的檢測(cè)方式有以與溫度補(bǔ)償電阻體的溫度差變?yōu)橐?guī)定差的方式對(duì)設(shè)置于流路的發(fā)熱電阻體進(jìn)行加熱控制，且直接檢測(cè)流過該發(fā)熱電阻體的電流的方式；和在發(fā)熱電阻體的上游、下游側(cè)配置溫度檢測(cè)電阻體，且由溫度檢測(cè)電阻體的溫度差來檢測(cè)流量的方式等?；旧侠昧烁袦仉娮梵w與流體進(jìn)行熱交換時(shí)變化的電阻溫度特性。
在使用輸出的響應(yīng)延遲較大的流量檢測(cè)元件時(shí)，需要將響應(yīng)延遲的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行逆變換而補(bǔ)正響應(yīng)延遲。這些響應(yīng)延遲的補(bǔ)正在流量信號(hào)被輸入到控制裝置(例如引擎控制單元)前的階段(預(yù)處理)在傳感器一側(cè)進(jìn)行(特開平8-62012號(hào)、特開平11-14418號(hào)等)或者在引擎控制單元一側(cè)進(jìn)行(例如特開平6-10752號(hào)、特開2003-13789號(hào)等)。
前者是數(shù)字上補(bǔ)正流量計(jì)(傳感器)的特性的一例，后者是為了改善基于傳感器的響應(yīng)延遲的測(cè)量誤差而在引擎控制單元一側(cè)使用的方式的一例。在活用任意的響應(yīng)延遲大的傳感器時(shí)，用于改善其響應(yīng)延遲。
另外，熱流量傳感器具有非線性輸出特性，且由于引擎等的倒吹而有時(shí)會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)。在特開平11-94620等中記載了如下一例這些由于成為輸出信號(hào)的誤差主要原因，因此將輸出信號(hào)在傳感器的電路一側(cè)進(jìn)行數(shù)字上補(bǔ)正，并且在引擎控制單元一側(cè)輸出。
專利文獻(xiàn)1特開平8-62012號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2特開平11-14418號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)3特開平6-10752號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)4特開2003-13789號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)5特開平11-94620號(hào)公報(bào)。
一般使用發(fā)熱電阻體的熱式流量計(jì)的輸出和空氣流量之間的關(guān)系由稱為主(king)公式的以下公式來表示。
Ih2·Rh＝C1+C2Q)(Th-Ta) …(1)在此Ih為流過發(fā)熱電阻體的電流，Rh為發(fā)熱電阻體的電阻值，Th為發(fā)熱電阻體的表面溫度，Ta為空氣的溫度，Q為空氣流量，C1、C2為由發(fā)熱電阻體決定的常數(shù)。
空氣流量計(jì)的輸出一般用檢測(cè)電阻來檢測(cè)加熱電流Ih作為電壓值。內(nèi)燃機(jī)的控制中使用的引擎控制單元中，根據(jù)公式(1)的關(guān)系將傳感器的輸出電壓值變換為流量值并且控制內(nèi)燃機(jī)的空氣和燃料之間的比例等。
由此，如公式(1)所示，熱式流量計(jì)的輸出信號(hào)和實(shí)際的流量之間的關(guān)系為非線性的關(guān)系(流量的根號(hào)4為電壓值)，因此為了檢測(cè)流量而需要一些線性部件。
上述以往技術(shù)中，對(duì)于脈動(dòng)等的流動(dòng)的變動(dòng)，檢測(cè)元件的響應(yīng)性延遲時(shí)，存在由于傳感器的非線性的特性而產(chǎn)生脈動(dòng)誤差的問題。
上述問題在通常的脈動(dòng)動(dòng)作區(qū)域中通過改善傳感器響應(yīng)性的逆變換法或信號(hào)的補(bǔ)正等改善來進(jìn)行某一程度的處理，但是在大脈動(dòng)區(qū)域中比高旋轉(zhuǎn)、高脈動(dòng)等的通常的脈動(dòng)動(dòng)作區(qū)域更難處理，有望改善特性。
例如，在今年的引擎中，為了實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)區(qū)的輸出放大，而提出了可變慣性吸氣系統(tǒng)。該方式，使在引擎的低旋轉(zhuǎn)區(qū)中容易產(chǎn)生的吸氣脈動(dòng)也在高旋轉(zhuǎn)區(qū)中加大(例如，在高旋轉(zhuǎn)區(qū)改變吸氣管的有效長(zhǎng)度等而產(chǎn)生引擎吸氣共鳴，由此使吸氣脈動(dòng)加大)，提高高旋轉(zhuǎn)區(qū)的空氣取入效率而實(shí)現(xiàn)高輸出化。
若在高旋轉(zhuǎn)區(qū)產(chǎn)生吸氣脈動(dòng)，則存在由于傳感器元件(發(fā)熱電阻體)的響應(yīng)延遲而空氣流量精度下降的可能性。為了防止該吸氣脈動(dòng)的響應(yīng)延遲，而考慮使用響應(yīng)延遲恢復(fù)參數(shù)(超前補(bǔ)償增益)來消除響應(yīng)延遲。但是，在引擎的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，若進(jìn)行一樣的響應(yīng)恢復(fù)處理，則脈動(dòng)并不大(無共鳴)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域中，成為過剩響應(yīng)延遲恢復(fù)處理，反而降低空氣流量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而提出的，其目的在于，在引擎中產(chǎn)生吸氣脈動(dòng)或逆流的情況下，根據(jù)脈動(dòng)的大小或其頻率來降低流量計(jì)的脈動(dòng)誤差。
本發(fā)明是一種熱式流量測(cè)定裝置，基本上其具有檢測(cè)流體的流量、且可檢測(cè)脈動(dòng)流的順流和逆流的流量檢測(cè)元件，所述熱式流量測(cè)定裝置具備對(duì)從所述流量檢測(cè)元件輸出的信號(hào)的響應(yīng)延遲進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)的處理的響應(yīng)恢復(fù)部件；和根據(jù)所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)決定有無所述響應(yīng)恢復(fù)處理或者改變響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)值的部件。所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)是例如有無逆流產(chǎn)生或逆流的推定量。
由此，將只有順流的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域和逆流產(chǎn)生的脈動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的響應(yīng)延遲補(bǔ)償參數(shù)(超前增益)分別調(diào)整為適當(dāng)?shù)膮?shù)，能進(jìn)行吸氣流量信號(hào)的響應(yīng)延遲補(bǔ)償。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，在流量的脈動(dòng)時(shí)和過渡響應(yīng)時(shí)，不失去傳感器原來的信號(hào)的特性，而提高脈動(dòng)和響應(yīng)時(shí)的流量的測(cè)定精度。由此，能實(shí)現(xiàn)降低響應(yīng)恢復(fù)補(bǔ)正時(shí)的補(bǔ)正偏差的流量計(jì)。在用于汽車時(shí)，容易提高運(yùn)轉(zhuǎn)率、生產(chǎn)率。另外，通過降低高旋轉(zhuǎn)時(shí)的脈動(dòng)時(shí)的測(cè)量誤差，而在引擎控制中使用時(shí)，可減低動(dòng)力消耗(power up)和可進(jìn)行更高精度的控制，能實(shí)現(xiàn)排氣的降低和燃費(fèi)的提高。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的流量測(cè)定裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖2是由上述流量測(cè)定裝置的數(shù)字處理裝置執(zhí)行的運(yùn)算處理的框圖。
圖3是表示上述實(shí)施例中使用的引擎控制單元的數(shù)字處理的框圖。
圖4是基于上述實(shí)施例的逆流判定的說明圖。
圖5是表示上述實(shí)施例中使用的吸氣通路及旁路(bypass)的剖面圖。
圖6是表示在上述旁路中產(chǎn)生的脈動(dòng)引起的流量誤差的說明圖。
圖7是表示流量傳感器的頻率特性的說明圖。
圖8是表示本發(fā)明的脈動(dòng)誤差的降低的說明圖。
圖9是上述實(shí)施例中使用的流量測(cè)定裝置的電路圖。
圖10是表示在硅基板上形成的電阻體的圖案的平面圖。
圖11是上述硅基板及電阻體的剖面圖。
圖12是本發(fā)明的第二實(shí)施例的流量測(cè)定裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖13是表示上述第二實(shí)施例的數(shù)字處理裝置的框圖。
圖14是基于上述第二實(shí)施例中使用的引擎控制單元的數(shù)字處理的框圖。
圖15是本發(fā)明的第三實(shí)施例的流量測(cè)定裝置中使用的數(shù)字處理裝置的框圖。
圖16是基于上述第三實(shí)施例的逆流判定的說明圖。
圖17是上述第三實(shí)施例中利用的逆流相關(guān)的說明圖。
圖18是表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的輸出選擇動(dòng)作算法的圖。
圖19是表示基于上述第四實(shí)施例的控制器的輸出選擇補(bǔ)正動(dòng)作算法的圖。
圖20是本發(fā)明的第五實(shí)施例的流量測(cè)定裝置的系統(tǒng)構(gòu)成圖。
圖21是由上述流量測(cè)定裝置的數(shù)字處理裝置執(zhí)行的運(yùn)算處理的框圖。
圖22是表示上述實(shí)施例中使用的引擎控制單元的數(shù)字處理的框圖。

1-流量檢測(cè)元件的驅(qū)動(dòng)電路；2-數(shù)字處理裝置；3-電源電路；4-流量傳感器；5-引擎控制單元；11-發(fā)熱電阻體；12-溫度補(bǔ)償電阻體；42-響應(yīng)恢復(fù)處理；211-硅基板；211d、211e、211f、211g-溫度檢測(cè)電阻體。
具體實(shí)施例方式
基于

本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例。
圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的流量測(cè)定裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，圖2表示將第一實(shí)施例的空氣流量傳感器4的輸出進(jìn)行預(yù)處理送到控制器(控制單元信號(hào)處理單元)5的數(shù)字處理裝置2。本實(shí)施例中，流量測(cè)定裝置由流量傳感器4和引擎控制器5的一部分構(gòu)成，但是也可以僅由流量傳感器4來集中構(gòu)成要素。
圖1中，傳感器4具備熱流量檢測(cè)元件(流量測(cè)定元件)的驅(qū)動(dòng)電路1和電源10和數(shù)字處理裝置2。
驅(qū)動(dòng)電路1，與電源10連接，通過控制流過發(fā)熱電阻體11的電流，而對(duì)發(fā)熱電阻體11進(jìn)行加熱控制，使得發(fā)熱電阻體11和溫度補(bǔ)償電阻體12之間的溫度差保持規(guī)定溫度差。發(fā)熱電阻體11配置在流量測(cè)定對(duì)象的吸氣通路上，在與流體之間進(jìn)行與流量(流速)相對(duì)應(yīng)的熱交換。并且，流量越增大，則發(fā)熱電阻體11被奪去的熱量就增加，因此用于使與溫度補(bǔ)償電阻體12的溫度差保持為恒定的加熱電流變大。
作為流量信號(hào)，利用將流過發(fā)熱電阻體11的電流變換為電壓的輸出信號(hào)，或者在發(fā)熱電阻體11的上游、下游設(shè)置溫度檢測(cè)電阻體(圖1中未圖示；圖9～圖11中所示)，利用這些溫度檢測(cè)電阻體的輸出差的信號(hào)。
后者的方式，以流體的流動(dòng)為基準(zhǔn)，著眼于位于發(fā)熱電阻體的上游的溫度檢測(cè)電阻體的溫度與位于下游的溫度檢測(cè)電阻體相比流量越增大越降低，從而根據(jù)兩溫度檢測(cè)電阻體的輸出信號(hào)之差求出空氣流量。該方式具有能檢測(cè)流體的方向性的優(yōu)點(diǎn)。
流量檢測(cè)元件(發(fā)熱電阻體或溫度檢測(cè)電阻體)的輸出是非線性輸出，含有脈動(dòng)成分。這樣的非線性、脈動(dòng)成為輸出信號(hào)的流量誤差的主要原因。數(shù)字處理裝置2是補(bǔ)正這些誤差的裝置，成為其后級(jí)的引擎控制(信號(hào)處理單元)5的預(yù)處理單元。數(shù)字處理裝置2由微型計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ眠壿?logic)等數(shù)字部件構(gòu)成。
數(shù)字處理裝置2中，將驅(qū)動(dòng)電路1的輸出信號(hào)(流量信號(hào))Vin由模擬/數(shù)字變換器(A/D變換器)21變換為數(shù)字值。運(yùn)算電路22使用改寫存儲(chǔ)器23中準(zhǔn)備的補(bǔ)正數(shù)據(jù)對(duì)該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行誤差補(bǔ)正(例如線性化處理)。被補(bǔ)正后的數(shù)字信號(hào)由數(shù)字/模擬變換器(D/A變換器)24變換為與驅(qū)動(dòng)電路1的輸出相等的電壓值后，通過輸出信號(hào)選擇部件(切換開關(guān))27被輸出到引擎控制器5。
在此，切換開關(guān)27通過介由輸入輸出端口(I/O)26輸入的來自引擎控制器5的選擇信號(hào)Qset來進(jìn)行切換動(dòng)作。通過該切換，選擇振蕩器(OSC)25的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)fck和數(shù)字/模擬變換器(D/A變換器)24的輸出Vout的任一個(gè)并輸出。
引擎控制器5中，將流量測(cè)定裝置4的輸出信號(hào)Vout的信號(hào)由數(shù)字/模擬變換器51變換為數(shù)字值后應(yīng)用于引擎控制的運(yùn)算中。同時(shí)，控制器5將輸出信號(hào)Vout通過輸入輸出端口(I/O)52輸入。另外，如后所述，基準(zhǔn)時(shí)鐘fck等、通常的輸出信號(hào)Vout以外的信號(hào)也要根據(jù)需要被輸入。
在此，圖2說明了數(shù)字處理裝置2的運(yùn)算電路22執(zhí)行的運(yùn)算處理的流程。
若傳感器電路1的輸出Vin被輸入，則將該輸入模擬信號(hào)通過模擬/數(shù)字變換處理41(圖1的A/D變換器21執(zhí)行)變換為數(shù)字值。在由基于輸出切換用的軟件的開關(guān)(軟開關(guān))48選擇響應(yīng)恢復(fù)處理時(shí)，由運(yùn)算電路22對(duì)流量信號(hào)(數(shù)字信號(hào))實(shí)施響應(yīng)恢復(fù)處理43后實(shí)施輸出調(diào)整處理44。響應(yīng)恢復(fù)處理43，利用用于響應(yīng)恢復(fù)的調(diào)整用參數(shù)T1(47)通過補(bǔ)正對(duì)傳感器輸出信號(hào)的響應(yīng)延遲進(jìn)行超前補(bǔ)正。在此，參數(shù)T1作為具有代表性的一個(gè)時(shí)間常數(shù)僅說明了T1，但是參數(shù)也可以是多個(gè)。
被輸出調(diào)整后的信號(hào)由數(shù)字/模擬變換處理45(圖1的D/A變換器24執(zhí)行)變換為模擬信號(hào)，根據(jù)需要通過軟開關(guān)49(相當(dāng)于圖1的開關(guān)27)被輸出到引擎控制器5。
輸出選擇處理46通過軟開關(guān)48選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43的有無，另外，通過軟開關(guān)49選擇性輸出輸出信號(hào)Vout和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)fck。該輸出選擇處理46基于來自引擎控制器5的控制信號(hào)Qset由圖1所示的I/O26及I/O52執(zhí)行。
如上所示，空氣流量傳感器4通過開關(guān)49用一條信號(hào)線輸出通常的電壓輸出Vout、基準(zhǔn)時(shí)鐘fck等不同的信號(hào)。該選擇代替來自引擎控制器等外部的選擇信號(hào)Qset，在數(shù)字處理裝置2自身滿足一定條件時(shí)執(zhí)行。
接著，通過圖3說明引擎控制器5的運(yùn)算處理的流程。
引擎控制器5中，來自傳感器4一側(cè)的模擬輸出信號(hào)Vout經(jīng)由模擬濾波器61之后通過模擬/數(shù)字變換處理62(圖1的A/D變換器51進(jìn)行)變換為數(shù)字值。之后，輸出信號(hào)Vout通過輸出切換用的軟開關(guān)67，(1)原封不動(dòng)地由V-Q變換(電壓-流量變換)處理63變換為流量值Q1，或者(2)由響應(yīng)恢復(fù)處理64改善響應(yīng)性之后(該改善后的信號(hào)，換言之稱為響應(yīng)性恢復(fù)后的信號(hào)或響應(yīng)延遲補(bǔ)正后的信號(hào)，將相當(dāng)于該改善后的信號(hào)的電壓設(shè)為Vsp)，該Vsp由V-Q變換(電壓-流量變換)65變換為流量值Q2。
上述(1)的信號(hào)處理中，作為流量信號(hào)Qan得到未施加特別的處理的信號(hào)Q1。與此相對(duì)，(2)的信號(hào)處理中，作為流量信號(hào)Qan得到由用于響應(yīng)恢復(fù)的調(diào)整用參數(shù)T2來調(diào)整響應(yīng)性的信號(hào)Q2。在此，作為具有代表性的一個(gè)時(shí)間常數(shù)僅說明了T2，但是參數(shù)也可以是多個(gè)。Q1、Q2的選擇由軟開關(guān)67來進(jìn)行。
軟開關(guān)67的切換基于逆流判定處理68的判定結(jié)果來執(zhí)行。
逆流判定處理68，將在引擎停止時(shí)(例如，在由引擎開關(guān)鍵而電源接通的狀態(tài)下，引擎起動(dòng)前或引擎停止時(shí))的空氣流量為零時(shí)的流量傳感器4的輸出(零流量)Voff用V-Q變換(電壓-流量變換)66輸入為零點(diǎn)流量值Q0，進(jìn)一步，輸入由上述(1)(2)的變換處理得到的流量信號(hào)Q1、Q2。并且逆流判定處理68，通過使用Q1、Q2、Q0，能高精度地檢測(cè)出流過引擎吸氣通路的脈動(dòng)中的空氣流中未產(chǎn)生逆流的狀態(tài)和產(chǎn)生逆流的狀態(tài)。用圖4說明該逆流判定處理的方法。
圖4(a)是含有脈動(dòng)成分的流量值Q1、Q2的任一個(gè)都比零流量Q0大的情況。在此，響應(yīng)恢復(fù)處理后的流量值(由虛線表示)Q2的振幅比未進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)處理的流量值(由實(shí)線表示)Q1大。若這些兩個(gè)信號(hào)Q1、Q2大于流量值Q0(Q1＞Q0；Q2＞Q0)，則判定處理68判定為沒有逆流。在這種狀態(tài)下，例如相當(dāng)于引擎的低轉(zhuǎn)速的吸氣流的脈動(dòng)流。
另一方面，如圖4(b)所示，若即使流量值Q1大于流量值Q0，流量值Q2的下限至少小于流量值Q0(Q2為負(fù))，判定處理68判定為有逆流。由此，在逆流產(chǎn)生之前能準(zhǔn)確地檢測(cè)出逆流產(chǎn)生的狀態(tài)，能提高逆流產(chǎn)生檢測(cè)的精度(即檢測(cè)靈敏度)。對(duì)于逆流的產(chǎn)生，考慮到為了如后述的可變慣性吸氣系統(tǒng)那樣在引擎的高轉(zhuǎn)速區(qū)提高吸氣效率而產(chǎn)生脈動(dòng)的情況。
由此，根據(jù)在空氣流(流體)的脈動(dòng)流中是否含有逆流的判定，軟開關(guān)67被切換控制。具體而言，在判定為沒有逆流時(shí)，引擎為低轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)的脈動(dòng)流，流量檢測(cè)元件的輸出的響應(yīng)延遲也幾乎不產(chǎn)生，因此在傳感器2一側(cè)，軟開關(guān)48不選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43，軟開關(guān)67選擇流量值Q1。在判定為有逆流時(shí)，引擎為高轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)流，因此流量檢測(cè)元件通過上述軟開關(guān)48、67選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43及64，選擇流量值Q2。
(a)本實(shí)施例中，流量傳感器4和引擎控制器5分別具有響應(yīng)恢復(fù)處理功能，因此傳感器4一側(cè)和控制器5以規(guī)定的比例分擔(dān)響應(yīng)恢復(fù)處理的負(fù)擔(dān)。
例如，在逆流判定處理68判定“有逆流”時(shí)，引擎控制器5通過開關(guān)48由Qset信號(hào)來選擇傳感器4一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理43，并且通過開關(guān)67選擇引擎控制器5一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理64。由此，兩響應(yīng)恢復(fù)處理以規(guī)定的比例執(zhí)行。同時(shí)進(jìn)行這樣的兩響應(yīng)恢復(fù)處理的優(yōu)點(diǎn)如下。實(shí)際的裝置中，通過各個(gè)裝置的電路間的連接或附在其中的各種濾波處理、裝置間的采樣等不同，根據(jù)傳感器及引擎控制器雙方的特性，在傳感器一側(cè)由引擎控制器一點(diǎn)點(diǎn)地進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)處理的一方得到所希望的結(jié)果(良好的性能)的情況會(huì)存在。因此在傳感器一側(cè)、控制器一側(cè)將雙方的響應(yīng)恢復(fù)處理的比例分別設(shè)為5∶5(各50％)或7∶3或3∶7。
此外，在選擇雙方的響應(yīng)恢復(fù)處理時(shí)，逆流判定處理68中使用的Q1、Q2的值受響應(yīng)恢復(fù)處理43的影響而與響應(yīng)恢復(fù)處理的選擇前相比有變化。從而，在至少選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43時(shí)，過多地進(jìn)行逆流的判定，因此為了防止這樣的事情而使用于逆流判定的零流量電平Q0從零在開始向負(fù)的方向減少一定值。由此能防止逆流判定的過剩的誤判定。
另外，以傳感器4一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理43為主，以控制器5一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理64為輔，后者的響應(yīng)恢復(fù)處理64可將重點(diǎn)放在逆流判定處理68上。此時(shí)，若選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43，則控制器5一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理64中使用的響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)T2被改寫為小的值(恢復(fù)處理小的值)。由此，能防止過剩的響應(yīng)恢復(fù)，另外能防止逆流判定的過剩的誤判定。此外，在傳感器一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理的切換和控制器5一側(cè)的參數(shù)變更的定時(shí)器中設(shè)置滯后(hysteresis)。
另外，代替上述，由控制器5判定逆流的產(chǎn)生后，能選擇流量傳感器4和控制器5的響應(yīng)恢復(fù)處理中的任意一個(gè)。
則都是為了降低脈動(dòng)時(shí)的測(cè)定誤差而實(shí)施的。
本實(shí)施例的流量測(cè)定裝置適用于為了即使在引擎的高轉(zhuǎn)速區(qū)中提高吸氣效率而產(chǎn)生脈動(dòng)的引擎。即，若是響應(yīng)延遲幾乎不產(chǎn)生的低轉(zhuǎn)速區(qū)(脈動(dòng)頻率小)，則選擇“沒有響應(yīng)恢復(fù)處理”，另一方面，若是響應(yīng)延遲成為問題的引擎的高轉(zhuǎn)速區(qū)，則選擇“有響應(yīng)恢復(fù)處理”。
此時(shí)，代替響應(yīng)恢復(fù)處理的有無，也可以在低轉(zhuǎn)速區(qū)和高轉(zhuǎn)速區(qū)中切換響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)(使高轉(zhuǎn)速區(qū)的響應(yīng)恢復(fù)參數(shù)大于低轉(zhuǎn)速區(qū)的響應(yīng)恢復(fù)參數(shù))。由此，如上述那樣通過與運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)性，而能改善(降低)測(cè)定誤差。另外，不僅是逆流的產(chǎn)生的有無，也可以根據(jù)其程度即逆流的推定量來改變響應(yīng)恢復(fù)參數(shù)。
從傳感器4的輸出端子通過開關(guān)27的切換，根據(jù)起動(dòng)時(shí)等需要輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)fck來代替與通常的流量信號(hào)相關(guān)的Vout。
控制器5一側(cè)的響應(yīng)參數(shù)檢測(cè)處理65通過檢測(cè)基準(zhǔn)時(shí)鐘的頻率和一定時(shí)間內(nèi)的脈沖的計(jì)數(shù)數(shù)，而能知道基準(zhǔn)時(shí)鐘fck的偏差。若基準(zhǔn)時(shí)鐘的偏差被消除，則能自動(dòng)地調(diào)整響應(yīng)恢復(fù)處理64中使用的參數(shù)。
時(shí)鐘fck的變動(dòng)和偏差成為響應(yīng)恢復(fù)處理的偏差的原因，但是通過根據(jù)時(shí)鐘來變更響應(yīng)恢復(fù)的調(diào)整參數(shù)，而變動(dòng)影響少，實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)誤差的最優(yōu)化。同時(shí)提高逆流狀態(tài)的檢測(cè)精度。
圖5表示在一般的引擎吸氣通路中的主通路402內(nèi)配置的旁路通路401的通路結(jié)構(gòu)、在旁路通路401內(nèi)配置的流量檢測(cè)元件211(發(fā)熱電阻體11、溫度補(bǔ)償電阻體12、溫度檢測(cè)電阻體等)。
旁路通路401作成使順流容易通過而使逆流不易通過的彎曲的通路結(jié)構(gòu)(例如，大致L字的通路結(jié)構(gòu))。通過利用這樣的旁路結(jié)構(gòu)，而能降低流體的脈動(dòng)時(shí)的流量誤差。
圖6表示基于旁路通路401的低轉(zhuǎn)速中的脈動(dòng)誤差的改善效果。圖6中，橫軸為表示脈動(dòng)的大小的脈動(dòng)率，縱軸表示流量測(cè)定值的脈動(dòng)誤差的大小。
在沒有旁路通路401的情況下，流量計(jì)具有通過發(fā)熱電阻體11的熱電容等的響應(yīng)延遲，隨著脈動(dòng)的變大而流量測(cè)定值的負(fù)誤差變大的特性。尤其，若逆流產(chǎn)生，則負(fù)誤差增加。與此相對(duì)，在旁路通路401配置流量檢測(cè)元件211時(shí)，根據(jù)基于旁路的補(bǔ)正特性在正一側(cè)補(bǔ)正誤差，由旁路補(bǔ)正后的脈動(dòng)誤差成為變動(dòng)較少的誤差特性。
但是，若引擎轉(zhuǎn)速變高，則流量檢測(cè)元件211的響應(yīng)延遲進(jìn)一步變大，因此存在僅在旁路中無法補(bǔ)正誤差的情況。
圖7的橫軸表示脈動(dòng)頻率，縱軸表示具有增益特性的熱式流量計(jì)的頻率特性。熱式流量計(jì)的基本頻率特性f1成為相當(dāng)于增益根據(jù)脈動(dòng)頻率而下降的低通濾波器的增益特性。與此相對(duì)，為了將熱式流量計(jì)運(yùn)用至所使用的脈動(dòng)頻率為止，由響應(yīng)恢復(fù)部件的特性f2改善脈動(dòng)頻率增益特性，能得到響應(yīng)恢復(fù)后的特性f3。
圖8表示使用響應(yīng)恢復(fù)后的特性的本實(shí)施例的特性。調(diào)整響應(yīng)恢復(fù)前的引擎的高轉(zhuǎn)速區(qū)(脈動(dòng)頻率高的區(qū)域)時(shí)，逆流產(chǎn)生后的脈動(dòng)率的區(qū)域中的流量值的誤差在負(fù)一側(cè)增大。由此，在通過轉(zhuǎn)速(脈動(dòng)頻率)而脈動(dòng)誤差變化得較大時(shí)，僅在旁路中很難進(jìn)行補(bǔ)正。另一方面，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，存在誤差因由旁路補(bǔ)正后得特性而下降，隨之不需要進(jìn)行補(bǔ)正的情況。
由此，在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速中，存在用于改善響應(yīng)的補(bǔ)正參數(shù)的最優(yōu)值不同的情況。從而，若一律統(tǒng)一補(bǔ)正參數(shù)，則產(chǎn)生以下的不良情況。例如，若由適于改善高轉(zhuǎn)速區(qū)的流量測(cè)定誤差的補(bǔ)正參數(shù)來一義地進(jìn)行響應(yīng)延遲補(bǔ)正，則增加低轉(zhuǎn)速區(qū)的沒有逆流的狀態(tài)下的流量測(cè)定正誤差。
為了解決它們，如后所述，由高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速改變用于改善響應(yīng)的參數(shù)(補(bǔ)正參數(shù))，換言之，在逆流的產(chǎn)生前后改變補(bǔ)正參數(shù)，能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。
圖9說明了本實(shí)施例的具體的硬件構(gòu)成。
圖9的流量測(cè)定裝置在受到發(fā)熱電阻體11的熱影響的位置(發(fā)熱電阻體11的上游、下游位置)配置溫度檢測(cè)電阻體211d～211g。這樣的結(jié)構(gòu)是可通過與上游、下游的溫度檢測(cè)電阻體的溫度差相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)來得到伴隨方向性的流量的、所謂的溫度差類型的流量計(jì)的代表性構(gòu)成例。該方式在通過檢測(cè)流動(dòng)的方向而使逆流量的檢測(cè)變?yōu)榭赡艿?、含有大脈動(dòng)的流量的檢測(cè)中使用。
流量檢測(cè)元件的驅(qū)動(dòng)電路1連接于電源10。驅(qū)動(dòng)電路1構(gòu)成為，具有由發(fā)熱電阻體11、溫度補(bǔ)償電阻12、電阻13、14、17構(gòu)成的升降橋(hoistbridge)電路，并且由差動(dòng)放大器15、晶體管16來控制流過發(fā)熱電阻體11的電流，以使電橋中點(diǎn)的電位差變?yōu)榱恪?br> 以若發(fā)熱電阻體11的加熱溫度低，則差動(dòng)放大器15的輸出變大，進(jìn)一步加熱的方式動(dòng)作。通過該構(gòu)成，與空氣的流速無關(guān)地控制流過發(fā)熱電阻體12的電流，以使發(fā)熱電阻體11的電阻值一定即溫度變?yōu)橐欢ㄖ怠?br> 在發(fā)熱電阻體11的上游、下游配置的溫度檢測(cè)電阻體211d、211e、211f、211g構(gòu)成橋，通過中點(diǎn)的電位Vb1、Vb2之差來檢測(cè)電阻體的溫度差。該方式得到與流動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)的輸出。
在此溫度檢測(cè)電阻體211d、211e、211f、211g由電源電壓Vref1以恒定電壓來驅(qū)動(dòng)。檢測(cè)該電阻體的溫度差的方式用于以差動(dòng)來檢測(cè)，因此低流量一側(cè)的靈敏度較好，適于檢測(cè)稱為逆流的雙方向的流動(dòng)。
本例中，圖10表示以薄膜形成在硅半導(dǎo)體基板211a上的發(fā)熱電阻體、溫度檢測(cè)電阻體等流量檢測(cè)元件的圖案的一例。
發(fā)熱電阻體11構(gòu)成為，以電阻在縱長(zhǎng)折疊的圖案，在該兩側(cè)配置了溫度檢測(cè)用的電阻體211d、211e、211f、211g。溫度檢測(cè)用的電阻體211d、211e、211f、211g被配置在例如從硅基板211a的背面蝕刻且熱電容小的隔膜(diaphragm)結(jié)構(gòu)部上。溫度補(bǔ)償電阻體12被配置在容易受到基于發(fā)熱電阻體11的加熱的溫度影響的部位上。圖11表示剖面結(jié)構(gòu)。溫度檢測(cè)電阻體及溫度補(bǔ)償電阻的圖案所在的某一部位成為具有最大厚度的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例中，溫度檢測(cè)電阻體211d、211e、211f、211g的電橋中點(diǎn)的電位Vb1、Vb2被輸入到數(shù)字處理裝置2。
數(shù)字處理裝置2具有兩個(gè)模擬/數(shù)字變換器21a、21b，將與流量相對(duì)應(yīng)的電壓值變換為數(shù)字值來讀取，由CPU22作為數(shù)字量通過運(yùn)算來調(diào)整，作為數(shù)字/模擬變換器24的輸出電壓Vout對(duì)引擎控制器等發(fā)送信號(hào)。
在此數(shù)字處理裝置2是與上述的實(shí)施例相同的構(gòu)成。從外部供給的電壓Vcc作為電源被輸入到內(nèi)部的電源/保護(hù)電路228。電源/保護(hù)電路228將依賴于外部電壓Vcc的電源電壓Vref1通過開關(guān)225a供給到模擬/數(shù)字變換器21a、21b、數(shù)字/模擬變換器24作為基準(zhǔn)電壓。
開關(guān)225a對(duì)數(shù)字處理裝置2的內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓電路229中產(chǎn)生的電壓Vref2和依賴于上述的外部電壓Vcc的電源電壓Vref1進(jìn)行切換。在此，模擬/數(shù)字變換器21a、21b為了直接輸入橋電路的輸出Vb1、Vb2等而需要精度。為了確保精度，且使電路規(guī)模變小，而利用例如Δ∑型的模擬/數(shù)字變換器即可。
數(shù)字/模擬變換器24同樣可通過開關(guān)225a改變基準(zhǔn)電壓。這是因?yàn)樽杂蛇x擇由模擬值進(jìn)行接口連接時(shí)的基準(zhǔn)。與數(shù)字處理裝置2連接的引擎控制器一側(cè)的模擬/數(shù)字變換器的基準(zhǔn)電壓和從外部供給的電壓Vcc同樣或同步變動(dòng)時(shí)，以電源電壓Vref1作為基準(zhǔn)，與控制器一側(cè)沒有相關(guān)性時(shí)，選擇獨(dú)立的基準(zhǔn)電壓Vref2。由此，數(shù)字控制裝置2和對(duì)應(yīng)的控制器之間的對(duì)應(yīng)變得容易，能減少模擬接口的不匹配引起的誤差。
發(fā)熱電阻體11是在板型的玻璃或陶瓷、硅等的基板上作為發(fā)熱體形成白金或鎢的薄膜或厚膜、多晶硅電阻體等而得到的?；蛞部梢允窃谟商沾傻鹊膶?dǎo)熱性良好的絕緣材料作成的圓筒狀或圓柱狀的線軸的表面作為發(fā)熱體纏繞白金或鎢的熱線，作為覆蓋材料涂敷玻璃或陶瓷而得到的電阻。
發(fā)熱電阻體11及溫度檢測(cè)電阻體211d～211g、溫度補(bǔ)償電阻體12被設(shè)置在例如汽車等的內(nèi)燃機(jī)的吸氣通路內(nèi)，與流過吸氣通路的空氣流量對(duì)應(yīng)的電壓輸出通過差動(dòng)放大器來輸出。該輸出電壓被輸入到由微型計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ眠壿嫷葮?gòu)成的數(shù)字處理裝置2內(nèi)設(shè)置的模擬/數(shù)字變換器21并且變換為數(shù)字量。
數(shù)字處理裝置2內(nèi)的CPU22對(duì)變換后的數(shù)字值根據(jù)需要施加響應(yīng)恢復(fù)處理，之后進(jìn)行用于吸收傳感器特性的個(gè)別偏差的輸出調(diào)整處理。其后將傳感器的電壓信號(hào)由任意的第一變換式fx1變換為流量，并且施加由第二變換式fx2調(diào)整靈敏度等不均等線形化處理。不均等線形化后的輸出是根據(jù)需要施加再度線形化處理，用數(shù)字/模擬變換器24對(duì)引擎控制器等輸出非線形的電壓值的輸出。
數(shù)字處理裝置2由內(nèi)置有成為各種流量變換式等的基準(zhǔn)的流量變換表格(map)和程序的非易失性存儲(chǔ)器222c、記錄發(fā)熱電阻體11的電阻值偏差等的個(gè)體差信息、平滑處理的平滑的程度(頻率特性等)、及用于變更實(shí)施不均等線形化的各種函數(shù)的調(diào)整參數(shù)、響應(yīng)恢復(fù)處理的程度等的可改寫的存儲(chǔ)器(PROM)23、CPU22的運(yùn)算工作區(qū)域中使用的隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)222b、產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘的振蕩器(OSC)25等構(gòu)成?？筛膶懙腜ROM23并非內(nèi)置在數(shù)字處理裝置2內(nèi)，但是若能寫入一次以上，則也可以是保險(xiǎn)絲(fuse)型的ROM或可電消除的EEPROM、一并消除的閃存ROM、利用強(qiáng)電介質(zhì)膜的偏振現(xiàn)象的高速的非易失性存儲(chǔ)器等即可。
根據(jù)上述的第一實(shí)施例，有能降低熱式流量計(jì)的傳感器輸出的脈動(dòng)誤差并且對(duì)于使用本傳感器的用戶來說能減少使用限制(節(jié)流閥開度、轉(zhuǎn)速等的限制要素)的效果。另外，能實(shí)現(xiàn)降低響應(yīng)延遲補(bǔ)正(響應(yīng)延遲的恢復(fù))時(shí)的補(bǔ)正偏差的流量計(jì)，容易提高汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)率等。
接著，圖12說明了本發(fā)明的第二實(shí)施例。這是將頻率信號(hào)使用為傳感器4的輸出信號(hào)fout(相當(dāng)于第一實(shí)施例的Vout)的一例。
與上述的實(shí)施例不同的是，有以下特征代替D/A變換器24，使用數(shù)字/頻率變換器(D/f變換器)28輸出信號(hào)，處理脈沖上的信號(hào)，而容易進(jìn)行信號(hào)的疊加?？刂破?構(gòu)成為，準(zhǔn)備用于對(duì)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)的定時(shí)器53，能輸入引擎的曲柄(crank)角等的基準(zhǔn)信號(hào)Tref等。與上述的實(shí)施例相同地構(gòu)成為，能進(jìn)行來自傳感器的輸出信號(hào)fout的響應(yīng)性的選擇、基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)fck等的切換。
圖13說明了詳細(xì)的運(yùn)算處理的流程。數(shù)字處理裝置2輸入傳感器1的輸出Vin，將其輸入信號(hào)通過模擬/數(shù)字變換處理41從模擬值變換為數(shù)字值，由數(shù)字部件根據(jù)需要施加響應(yīng)恢復(fù)處理43后執(zhí)行輸出調(diào)整處理44。響應(yīng)恢復(fù)處理43的參數(shù)T1與后述的第一實(shí)施例相同，參數(shù)T1作為代表性的一個(gè)時(shí)間常數(shù)僅說明了T1，但是參數(shù)也可以是多個(gè)。另外，也可以根據(jù)逆流的狀態(tài)(引擎轉(zhuǎn)速)來改變參數(shù)T1。
響應(yīng)恢復(fù)處理43的有無可通過軟開關(guān)48來選擇。施加響應(yīng)恢復(fù)處理43后被輸出調(diào)整44的信號(hào)由數(shù)字/頻率變換處理45′(D/f變換器28執(zhí)行)變換為頻率信號(hào)后通過開關(guān)49輸出。
本實(shí)施例的情況下，與上述的實(shí)施例相同，通過由來自控制器5(或傳感器內(nèi)部信號(hào))的控制信號(hào)Qset來工作的輸出選擇處理46，能將流量信號(hào)(頻率變換后的輸出)fout和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)fck切換而輸出，或者可選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43的有無。
傳感器4通過來自外部(或滿足一定條件時(shí)的數(shù)字處理裝置2本身的反復(fù)處理等)的選擇指令，可由一條信號(hào)線輸出通常的頻率變換后的輸出fout和基準(zhǔn)時(shí)鐘fck等不同的信號(hào)。
接著，通過圖14說明了引擎控制器5的運(yùn)算處理的流程。
控制器5接收來自傳感器1的輸出(頻率)fout，將其通過同步采樣處理71變換為數(shù)字值fqaf，將其數(shù)字變換后的頻率信號(hào)fqaf通過f-Q變換(頻率-流量變換)處理73變換為流量值Qf1。
另外，通過對(duì)上述頻率信號(hào)fqaf施加響應(yīng)恢復(fù)處理74，得到響應(yīng)性改善后的頻率相當(dāng)?shù)男盘?hào)fsp，對(duì)該fsp施加f-Q變換(頻率-流量變換)處理75，而變換為流量值Qf2。該流量值Qf2和Qf1通過切換開關(guān)(軟開關(guān))77能選擇性輸出。此時(shí)的響應(yīng)恢復(fù)處理74由用于后述的響應(yīng)恢復(fù)的調(diào)整用參數(shù)T2來進(jìn)行。在此，作為代表性的一個(gè)時(shí)間常數(shù)僅說明了T2，但是參數(shù)也可以是多個(gè)。同樣得到零流量時(shí)的流量值Qf0。
與上述的第一實(shí)施例相同地，通過恢復(fù)了響應(yīng)性的信號(hào)等來能進(jìn)行逆流判定處理78，但是在此尤其通過同步信號(hào)Tref能高精度地測(cè)定每一周期的逆流的狀態(tài)。
通過在信號(hào)中采用頻率，能防止模擬信號(hào)特有的接地一側(cè)的信號(hào)浮置引起的精度劣化，且能提高脈動(dòng)誤差的降低等精度。
本實(shí)施例中，也與第一實(shí)施例相同，通過回復(fù)了響應(yīng)性的信號(hào)等而能實(shí)現(xiàn)逆流判定處理78。逆流判定處理78中使用的信號(hào)是Qf1、Qf2、Qf0。若Qf1、Qf2大于流量值Qf0(Qf1＞Qf0；Qf2＞Qf0)，判定處理78判定為沒有逆流。
另一方面，即使流量值Qf1大于流量值Qf0，若流量值Qf2的下限小于流量值Qf0(Qf0＞Qf2)，判定處理78判定為有逆流。
本實(shí)施例中，在選擇了傳感器4一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理43和引擎控制器5一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理74的分擔(dān)、響應(yīng)恢復(fù)處理43時(shí)，使有無逆流的判定基準(zhǔn)流量值Qf0下降或?qū)㈨憫?yīng)參數(shù)T2改寫為小的值這一點(diǎn)與第一實(shí)施例相同。即，第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中，前者為基于電壓的流量信號(hào)，后者為基于頻率的流量信號(hào)，其他基本上進(jìn)行同樣的動(dòng)作。
接著，圖15說明了本發(fā)明的第三實(shí)施例。在此，對(duì)第一實(shí)施例、第二實(shí)施例之間的不同點(diǎn)進(jìn)行說明。
圖15表示本發(fā)明的第三實(shí)施例中的流量傳感器4一側(cè)的數(shù)字處理裝置2的運(yùn)算處理的內(nèi)容。
本實(shí)施例中，流量傳感器4自身(數(shù)字處理裝置2)判別有無逆流。數(shù)字處理裝置2輸入驅(qū)動(dòng)電路1的輸出Vin，由模擬/數(shù)字變換處理41變換為數(shù)字值。變換后的數(shù)字值通過軟開關(guān)(切換開關(guān))48原封不動(dòng)地被輸出調(diào)整處理44為Vin1，或者施加基于數(shù)字部件的響應(yīng)恢復(fù)處理43后(將響應(yīng)恢復(fù)后的信號(hào)設(shè)為Vin2)被輸出調(diào)整處理44。
實(shí)施輸出調(diào)整處理44后的信號(hào)由數(shù)字/模擬變換器45變換為模擬信號(hào)并且輸出。
本實(shí)施例中，用于選擇響應(yīng)恢復(fù)處理43的有無的逆流判定處理47求出模擬/數(shù)字變換器41的輸出值Vin1中的脈動(dòng)波形的最大值和最小值，并通過基于它的相關(guān)kg判別逆流。相關(guān)通過圖16所示的電壓值Vin的最大值和最小值、最大值和最小值之差等來得到。
相關(guān)式的一例由公式(2)所示。
相關(guān)Kg＝(最小值)/(最大值-最小值)…(2)根據(jù)公式(2)的相關(guān)式，能得到如圖17所示的相關(guān)。若該相關(guān)的傾斜為一定以下，則可判定(推定)為在脈動(dòng)流中產(chǎn)生逆流。此時(shí)的逆流判定基準(zhǔn)的相關(guān)值kg，例如16(b)所示，即使Vin1不低于Voff，也設(shè)定為如推定Vin低于Voff的情況的值。圖16(a)表示判定為沒有逆流時(shí)的Vin1和Vin2。
根據(jù)本實(shí)施例，即使沒有來自引擎控制器的選擇指令，自己判斷脈動(dòng)誤差選擇響應(yīng)恢復(fù)處理的有無，而能提高測(cè)量測(cè)定精度。另外，在傳感器4一側(cè)，通過一些軟負(fù)擔(dān)，而無需進(jìn)行引擎控制器的軟變更，因此具有提高與以往的引擎控制裝置的預(yù)處理裝置的兼容性的優(yōu)點(diǎn)。
此外，本實(shí)施例中求出電壓Vin1、Vin2的最大及最小而取得相關(guān)，但是也可以代替它將響應(yīng)恢復(fù)后的輸出等通過V-Q變換來變換為流量，求出最大及最小的相關(guān)等。此時(shí)相關(guān)函數(shù)不同。
另外，根據(jù)Vin1、Vin2、Voff的關(guān)系，若至少滿足Vin2＜Voff的條件則可判定為有逆流。
接著，說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。
本實(shí)施例中，逆流判定和響應(yīng)恢復(fù)處理的有無基本上與后述的實(shí)施例相同。進(jìn)一步，本實(shí)施例的意圖為，將使用的傳感器的時(shí)鐘的狀態(tài)(基于時(shí)間的劣化等)、信號(hào)傳遞的種類(電壓輸出、頻率輸出)通過引擎控制器等外部控制器的信號(hào)SCI(串行通信接口)和上述的選擇信號(hào)Qset使隨時(shí)調(diào)整變?yōu)閷?shí)時(shí)調(diào)整。
若可進(jìn)行上述的時(shí)鐘等的實(shí)時(shí)調(diào)整或每次起動(dòng)的調(diào)整，則即使吸氣系統(tǒng)和傳感器劣化等情況下也能容易地實(shí)施匹配動(dòng)作。
圖18說明具體的動(dòng)作。圖18所示的動(dòng)作在傳感器一側(cè)或控制器一側(cè)進(jìn)行。
首先，著眼于電源接通時(shí)的電池電壓VB的上升，例如，根據(jù)后述的數(shù)字處理裝置2本身的動(dòng)作判別電池電壓VB后的一定時(shí)間Tvb1間作為VB起動(dòng)后。在該狀態(tài)下若輸出選擇信號(hào)Qset變?yōu)橐欢〞r(shí)間Hi(Tset1)，由輸出選擇處理48判定為電源接通后，作為輸出Vout選擇時(shí)鐘信號(hào)fck并輸入到控制器5。此時(shí)，作為輸出信號(hào)輸出時(shí)鐘信號(hào)相當(dāng)?shù)母哳l的數(shù)字信號(hào)。若輸出選擇信號(hào)Qset變?yōu)長(zhǎng)o，則時(shí)鐘的選擇結(jié)束，變?yōu)橥ǔ５妮敵鰟?dòng)作。
說明具體的算法。選擇值Qset為1(Hi)時(shí)，判定是否在電池電壓VB起動(dòng)后，若判定為在起動(dòng)后，則作為時(shí)鐘模式來工作，作為輸出Vout輸出相當(dāng)于時(shí)鐘的信號(hào)fck。
判定為在電池電壓VB起動(dòng)后沒有的情況下，持續(xù)通常的輸出的動(dòng)作模式。這是輸出為電壓的情況，但是在頻率的情況下也一樣。
這樣的動(dòng)作相當(dāng)于控制器5中執(zhí)行的算法(圖19(a))中的步驟401、402。即，步驟401中，在VB起動(dòng)后將輸出選擇值Qset調(diào)整為1(Hi)并作為時(shí)鐘模式。其后在步驟402中，讀取時(shí)鐘信號(hào)。
進(jìn)一步，在本算法中，根據(jù)讀取的時(shí)鐘算出基于偏差的補(bǔ)正系數(shù)(403)。其結(jié)果，將補(bǔ)正基于時(shí)鐘的偏移的響應(yīng)的補(bǔ)正系數(shù)設(shè)定并結(jié)束(404)。
另一方面，圖19(b)示出了VB起動(dòng)后以外的響應(yīng)判別模式的算法。
控制器5通過將輸出選擇值Qset設(shè)定為1(Hi)和0(Lo)的任一個(gè)(501)，自身判別響應(yīng)判別模式(502)，輸出選擇值Qset為1(Hi)時(shí)，沒有響應(yīng)恢復(fù)處理，而施加各種處理。在此，例如學(xué)習(xí)沒有響應(yīng)恢復(fù)處理時(shí)的排氣的補(bǔ)正量(505)。
與此相對(duì)，輸出選擇值Qset為0(Lo)時(shí)，實(shí)施響應(yīng)恢復(fù)處理(503)后，學(xué)習(xí)響應(yīng)恢復(fù)處理時(shí)的排氣的補(bǔ)正量(504)。
根據(jù)本實(shí)施例，在響應(yīng)恢復(fù)處理(503)的有無時(shí)的任一情況下，也能得到排氣的學(xué)習(xí)的效果，基于各種條件的恰當(dāng)排氣變得容易。這些動(dòng)作也可以僅在排氣的測(cè)試等的調(diào)整時(shí)工作。
圖20表示在后述的實(shí)施例的流量測(cè)定裝置中，由外部調(diào)整裝置80使制造時(shí)的調(diào)整變?yōu)榭赡艿那闆r的構(gòu)成。
外部調(diào)整裝置80在流量測(cè)定裝置的制造時(shí)的調(diào)整階段與流量測(cè)定的數(shù)字處理裝置2可進(jìn)行通信地連接，利用來自數(shù)字處理裝置2的輸出信號(hào)Vout進(jìn)行該處理裝置2的調(diào)整。
外部調(diào)整裝置80通過串行通信等來與數(shù)字處理裝置2進(jìn)行通信，從而使數(shù)字處理裝置2內(nèi)的動(dòng)作模式的變更、改寫存儲(chǔ)器23的數(shù)據(jù)的改寫變?yōu)榭赡?。具體而言，例如外部調(diào)整裝置的輸入電路82由模擬/數(shù)字變換器、頻率計(jì)數(shù)器等構(gòu)成，利用它們從數(shù)字處理裝置2輸入調(diào)整所需的數(shù)據(jù)。通過使輸入信號(hào)在外部調(diào)整裝置80內(nèi)最優(yōu)化到規(guī)定的特性，或者根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)等來使其最優(yōu)化，而算出最優(yōu)的調(diào)整數(shù)據(jù)。
所算出的調(diào)整數(shù)據(jù)通過通信裝置81將信號(hào)傳遞給數(shù)字處理裝置2的串行通信接口(SCI)26b，改寫內(nèi)部的改寫存儲(chǔ)器23內(nèi)的調(diào)整參數(shù)47。
圖21示出了數(shù)字處理裝置2的詳細(xì)的動(dòng)作。這表示數(shù)字處理裝置2內(nèi)的軟動(dòng)作。串行通信中送來的信號(hào)數(shù)據(jù)(data)通過通信處理47b來解析數(shù)據(jù)，基于它來變更調(diào)整參數(shù)47。響應(yīng)恢復(fù)處理43的各種動(dòng)作與上述的實(shí)施例相同。在以上的實(shí)施例中，通過讀取運(yùn)算處理40的時(shí)鐘信號(hào)，使與個(gè)別的流量測(cè)定裝置4相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)恢復(fù)處理的調(diào)整常數(shù)最優(yōu)化，從而可使響應(yīng)的偏差最優(yōu)化。
圖22示出了調(diào)整后與上述流量測(cè)定裝置2連接的引擎控制器5的另一例子。
本例中，如圖21所示，構(gòu)成為，在傳感器4一側(cè)的數(shù)字處理裝置2中進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)處理43，而在引擎控制器5中不進(jìn)行。
另外，用于判定有無響應(yīng)恢復(fù)處理的逆流判定(換言之，在高轉(zhuǎn)速區(qū)產(chǎn)生吸氣脈動(dòng)時(shí)的其高轉(zhuǎn)速區(qū)的判別)如下進(jìn)行。
通過節(jié)流閥開度和基于引擎轉(zhuǎn)速的映射等(在沒有補(bǔ)正的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)引擎，區(qū)別流量誤差大的區(qū)域等)，可預(yù)測(cè)逆流產(chǎn)生區(qū)域。若對(duì)它使用吸氣管負(fù)壓(升壓)，則能準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測(cè)。
本實(shí)施例中，基于表示這樣的引擎狀態(tài)的數(shù)據(jù)(節(jié)流閥開度、引擎轉(zhuǎn)速、吸氣管負(fù)壓等)，決定傳感器4一側(cè)的響應(yīng)恢復(fù)處理的有無，或者改變響應(yīng)恢復(fù)處理的參數(shù)。
圖22示出了引擎控制器5一側(cè)的處理。
本實(shí)施例的控制器5中，由以下的簡(jiǎn)單的處理來完成由模擬濾波器61去除噪聲后，將通過通常的模擬/數(shù)字變換處理62數(shù)字化后的電壓信號(hào)由V-Q變換處理63變換為流量。根據(jù)本發(fā)明，得到再現(xiàn)性良好的響應(yīng)恢復(fù)處理，能得到在引擎控制器一側(cè)即使不需要特別的處理也能得到一定的效果等的系統(tǒng)的功績(jī)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)以上的實(shí)施例，即使在由引擎和吸氣系統(tǒng)的變更而改變脈動(dòng)誤差的情況下，也不會(huì)大大改變吸氣系統(tǒng)和傳感器的特性，能容易實(shí)施脈動(dòng)誤差的降低。其結(jié)果，得到能大幅度縮短引擎吸氣系統(tǒng)的測(cè)量系統(tǒng)等的開發(fā)期間的效果。
在上述說明的任意的實(shí)施例中，通過降低脈動(dòng)時(shí)和過渡響應(yīng)的測(cè)量誤差，而在引擎控制中使用的情況下能實(shí)現(xiàn)高精度的控制，得到排氣的降低和燃費(fèi)改善的效果。
另外，在燃料電池等的氫氣的氣體檢測(cè)等中使用采用了上述的實(shí)施例的流量計(jì)也能得到同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種熱式流量測(cè)定裝置，具有檢測(cè)流體的流量、且可檢測(cè)脈動(dòng)流的順流和逆流的流量檢測(cè)元件，所述熱式流量測(cè)定裝置具備對(duì)從所述流量檢測(cè)元件輸出的信號(hào)的響應(yīng)延遲進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)的處理的響應(yīng)恢復(fù)部件；和根據(jù)所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)，決定有無所述響應(yīng)恢復(fù)處理或者改變響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)值的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)是有無逆流產(chǎn)生或逆流的推定量，根據(jù)對(duì)有無該逆流產(chǎn)生的判定或逆流的推定量，決定有無所述響應(yīng)恢復(fù)處理或改變響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，對(duì)用于判別有無所述逆流產(chǎn)生的流量信號(hào)實(shí)施響應(yīng)恢復(fù)處理，根據(jù)該響應(yīng)恢復(fù)處理后的流量信號(hào)至少算出有無逆流或逆流的推定量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，在所述逆流產(chǎn)生的判別中使用根據(jù)伴隨脈動(dòng)的流量信號(hào)的最大值和最小值求得的相關(guān)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)，通過提取該輸出信號(hào)的特征進(jìn)行判別。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，第一輸出部件，對(duì)所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)不實(shí)施往復(fù)恢復(fù)處理而輸出；第二輸出部件，對(duì)所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)施加往復(fù)恢復(fù)處理，并且輸出該流量信號(hào)；和流量信號(hào)選擇部件，在伴隨脈動(dòng)的流量信號(hào)中不包含逆流的檢測(cè)值時(shí)，選擇未施加往復(fù)恢復(fù)處理的輸出信號(hào)，在包含逆流檢測(cè)值時(shí)，選擇實(shí)施了往復(fù)恢復(fù)處理的流量信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述熱式流量測(cè)定裝置用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的吸氣流量，至少使用引擎的節(jié)流閥開度和引擎轉(zhuǎn)速來判別有無所述逆流。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述熱式流量測(cè)定裝置用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的吸氣流量，對(duì)于為了判別逆流而使用的基準(zhǔn)流量，采用發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)的零流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述熱式流量測(cè)定裝置是用于測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的吸氣流量的裝置，包括流量傳感器，其具備所述流量檢測(cè)元件和所述響應(yīng)恢復(fù)部件；和引擎控制器，其具備根據(jù)所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)來決定有無所述響應(yīng)恢復(fù)處理或者改變響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)值的部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述引擎控制器根據(jù)有無逆流或者逆流的推定量來判別所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)的脈動(dòng)狀態(tài)，在該判別中使用多個(gè)輸出電壓—流量變換表。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述響應(yīng)恢復(fù)處理通過將來自所述流量檢測(cè)元件的輸出信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)而進(jìn)行，具備參數(shù)調(diào)整部件，其根據(jù)該響應(yīng)恢復(fù)處理中使用的時(shí)鐘信號(hào)的變動(dòng)或者偏差來自動(dòng)調(diào)整所述響應(yīng)恢復(fù)處理的參數(shù)值。
12.一種熱式流量測(cè)定裝置，具有檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)的吸氣流量、且可檢測(cè)脈動(dòng)流的順流和逆流的流量檢測(cè)元件，所述熱式流量測(cè)定裝置具備對(duì)從所述流量檢測(cè)元件輸出的信號(hào)的響應(yīng)延遲進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)的處理的響應(yīng)恢復(fù)部件；和至少根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速?zèng)Q定有無所述響應(yīng)恢復(fù)處理或者改變響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)值的部件。
13.一種熱式流量測(cè)定裝置，具有檢測(cè)流體的流量、且可檢測(cè)脈動(dòng)流的順流和逆流的流量檢測(cè)元件，所述熱式流量測(cè)定裝置具備針對(duì)從所述流量檢測(cè)元件輸出的信號(hào)的響應(yīng)延遲進(jìn)行響應(yīng)恢復(fù)的處理的響應(yīng)恢復(fù)部件；和測(cè)量響應(yīng)恢復(fù)處理中使用的成為基準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)來調(diào)整響應(yīng)恢復(fù)的參數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～11中任一項(xiàng)所述的熱式流量測(cè)定裝置，其特征在于，所述流量檢測(cè)元件及響應(yīng)恢復(fù)部件在硅基板上一體形成。
全文摘要
提供一種熱式流量測(cè)定裝置，在用于測(cè)定汽車等的內(nèi)燃機(jī)的吸入空氣量的熱式流量計(jì)中，存在高轉(zhuǎn)速、高脈動(dòng)時(shí)脈動(dòng)誤差增加的問題。同時(shí)存在數(shù)字性恢復(fù)響應(yīng)性時(shí)受到時(shí)鐘等的偏差的影響，脈動(dòng)性能容易劣化的問題。在傳感器一側(cè)設(shè)置將響應(yīng)的偏差的主要原因傳遞給引擎控制器單元的部件。在引擎控制器單元一側(cè)，設(shè)置自動(dòng)判別偏差的主要原因并且補(bǔ)正響應(yīng)的邏輯電路。設(shè)置檢測(cè)逆流產(chǎn)生的部件，在傳感器一側(cè)設(shè)置變更在逆流的產(chǎn)生前后恢復(fù)響應(yīng)性的參數(shù)的、可選擇傳感器的響應(yīng)而得到的選擇部件，設(shè)置在引擎控制器單元一側(cè)可選擇的部件。
文檔編號(hào)F02D45/00GK101057126SQ20048004438
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2004年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月11日
發(fā)明者菅家厚 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所