CN100458375C - 气体流量传感器的集成控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集成控制的气体流量传感器及其集成控制方法。流量传感头与单片机相连，在单片机上还连接有温度传感头和湿度传感头，流量传感头、温度传感头和湿度传感头均与单片机的流量转换处理单元相连，所述的流量转换处理单元连接在流量电压转换单元。包括如下工作步骤：分别由流量传感头、温度传感头和湿度传感头检测出气体流量传感器工作时的气体流量值、温度值和湿度值；将上述值输入至单片机，并由单片机等装置处理后产生相应的电压值。本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单，能够准确控制喷油量，提高发动机性能；2.制作成本低，易于实施，自动实现气体流量换算；3.信号处理过程合理，测量精度高，系统运行平稳。

Description

气体流量传感器的集成控制方法

技术领域

本发明涉及气体测量领域，尤其是涉及一种集成控制的气体流量传感器及其集成控制方法。

背景技术

空气流量传感器是汽车发动机电子燃油喷射系统中的重要部件，它的性能好坏是影响发动机动力性、油耗、尾气排放等发动机性能的重要因素。电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算(控制)喷油量的主要依据。电喷系统的中央控制器(ECU)根据空气流量传感器送出的信号控制相应油量喷射，以确保各种工况下的“空燃比”。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。

空气流量传感器将空气流量变换成电压信号，一般空气流量传感器原理均采用应用空气流动时(流速)所带走热量引起温度变化的原理。但是同样的空气流量，在空气温度、湿度不同时，所带走的热量也不同。因此，一般的气体流量传感器并不能正确反映汽车发动机在不同地区，不同季节环境条件下实际的气体流量，从而影响了发动机电子燃油喷射系统的控制精度，降低了发动机的性能。

为此，人们进行了长期的探索，提出了多种多样的实施方案。例如，中国专利文献公开了一种流量传感器及温度传感器(申请号：CN200510051725.4)，流量传感器，通过防止外部环境温度条件对测量精度的不良影响，提高测量精度，使得即使是粘度较高的粘性流体或微小流量，也可正确测定在配管内流动的流体的流量，而且易于组装；该流量传感器具有流量检测部、翅片、及输出端子，该流量检测部通过夹着绝缘体地层压发热体和感温体而形成，该翅片在该流量检测部接合一端，该输出端子电连接于流量检测部，在树脂壳体内收容流量检测部，在该壳体外部凸出翅片和输出端子的端部；其特征在于：在上述树脂壳体内部设置空洞部，在该空洞部设置流量检测部。该方案虽然在一定程度上提高了测量的精度，但是由于没有将空气温度、湿度等因素考虑进去，即便实际测量的误差很小，也仍然会存在无法正确控制喷油量的问题，造成空燃比不合理。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的同样的空气流量，在空气温度、湿度不同时所带走的热量也不同，不能正确反映汽车发动机在不同地区，不同季节环境条件下实际的气体流量，从而影响了发动机电子燃油喷射系统的控制精度，降低了发动机的性能等的技术问题；提供了一种设计合理，能够准确控制喷油量，提高发动机性能的集成控制的气体流量传感器及其集成控制方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的结构较为复杂，制作成本高，影响发动机的使用寿命等的技术问题；提供了一种结构简单，制作成本低，易于实施，自动实现气体流量换算的集成控制的气体流量传感器及其集成控制方法。

本发明再有一目的是解决现有技术所存在的信号的处理不甚合理，容易造成测量误差，系统运行不够平稳等的技术问题；提供了一种信号处理过程合理，测量精度高，系统运行平稳的集成控制的气体流量传感器及其集成控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：集成控制的气体流量传感器，包括流量传感头，其特征是在所述的流量传感头与单片机相连，在单片机上还连接有温度传感头和湿度传感头，上述的流量传感头、温度传感头和湿度传感头均与单片机的流量转换处理单元相连，所述的流量转换处理单元连接在流量电压转换单元。

作为优选，所述的流量传感头、温度传感头和湿度传感头分别连接有流量运算放大器、温度运算放大器和湿度运算放大器。

作为优选，所述的流量运算放大器、温度运算放大器和湿度运算放大器与A/D转换单元相连，所述的A/D转换单元与流量转换处理单元相连。

作为优选，所述的A/D转换单元和流量转换处理单元之间还连接有用于存储测量数据的存储单元，流量转换处理单元通过查询单元调用存储单元中的数据进行流量转换处理。

本发明创造性地将空气温度、湿度等因素考虑到测量过程中来，在现有的气体流量传感器上增加了温度传感头和湿度传感头。并将流量传感头、温度传感头和湿度传感头采集到的信号通过放大、模数转换处理成计算机能够计算的信号，并通过计算机将测量到的流量值换算成实际流量值，以便于正确控制喷油量。

上述的装置是通过下述方法实现对空气流量的集成控制的。气体流量传感器的集成控制方法，其特征是在包括如下工作步骤：a.分别由流量传感头、温度传感头和湿度传感头检测出气体流量传感器工作时的气体流量值、温度值和湿度值；b.将上述的气体流量值、温度值和湿度值输入至单片机，并由单片机的流量转换处理单元进行流量转换处理；c.流量转换处理后得到上述气体流量值、温度值和湿度值经过转换后所对应的气体实际流量值，并根据气体实际流量值产生相应的电压值。

作为优选，上述的步骤b中，所述的流量传感头、温度传感头和湿度传感头所得的气体流量值、温度值和湿度值经过信号放大和A/D转换处理后，将模拟信号放大并转换成数字信号后输入单片机的存储单元，流量转换处理单元通过查询单元调用存储单元中的所需的数据进行流量转换处理。

作为优选，上述的步骤b中，气体实际流量值的转换方式为：V₀＝K₁V₀₁V₀₂+K₂V₀₃；其中V₀为气体实际流量值，V₀₁为由温度传感头提供的电压值，V₀₂为由流量传感头提供的电压值，V₀₃为由湿度传感头提供的电压值，K₁为温度修正系数，K₂湿度修正系数；所述的温度修正系数 $K_1=\frac{V_{022}-V_{021}}{100},$ 其中V₀₂₁是变化前的温度值，V₀₂₂是变化后的温度值，所述的湿度修正系数 $K_2=\frac{V_{032}-V_{031}}{100},$ 其中V₀₃₁是变化前的湿度值，V₀₃₂是变化后的湿度值。

因此，本发明具有如下优点：1.设计合理，结构简单，能够准确控制喷油量，提高发动机性能；2.制作成本低，易于实施，自动实现气体流量换算；3.信号处理过程合理，测量精度高，系统运行平稳。

附图说明

附图1是本发明的一种框图；

附图2是本发明的一种电路结构图。

图中，流量传感头1、单片机2、温度传感头3、湿度传感头4、流量转换处理单元5、流量电压转换单元6、流量运算放大器71、温度运算放大器72、湿度运算放大器73、A/D转换单元8、存储单元9、查询单元10。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1和图2所示，集成控制的气体流量传感器，包括与单片机2相连的流量传感头1、温度传感头3和湿度传感头4。上述的流量传感头1、温度传感头3和湿度传感头4均与单片机的流量转换处理单元5相连。所述的流量转换处理单元5连接在流量电压转换单元6。流量传感头1、温度传感头3和湿度传感头4分别连接有流量运算放大器71、温度运算放大器72和湿度运算放大器73。所述的流量运算放大器71、温度运算放大器72和湿度运算放大器73与A/D转换单元8相连，A/D转换单元8与流量转换处理单元5相连。A/D转换单元8和流量转换处理单元5之间还连接有用于存储测量数据的存储单元9，流量转换处理单元5通过查询单元10调用存储单元9中的数据进行流量转换处理。

流量传感头、温度传感头和湿度传感头所得的气体流量值、温度值和湿度值经过信号放大和A/D转换处理后，将模拟信号放大并转换成数字信号后输入单片机进行转换处理。

在工作过程中，采用如下的气体流量传感器的集成控制方法，包括如下工作步骤：a.分别由流量传感头、温度传感头和湿度传感头检测出气体流量传感器工作时的气体流量值、温度值和湿度值；b.将上述的气体流量值、温度值和湿度值输入至单片机，并由单片机的流量转换处理单元进行流量转换处理；c.流量转换处理后得到上述气体流量值、温度值和湿度值经过转换后所对应的气体实际流量值，并根据气体实际流量值产生相应的电压值。流量传感头、温度传感头和湿度传感头所得的气体流量值、温度值和湿度值经过信号放大和A/D转换处理后，将模拟信号放大并转换成数字信号后输入单片机的存储单元，流量转换处理单元通过查询单元调用存储单元中的所需的数据进行流量转换处理。

在上述的步骤b中，传感器的气体实际流量值的转换方式为：V₀＝K₁V₀₁V₀₂+K₂V₀₃；其中V₀为气体实际流量值，V₀₁为由温度传感头提供的电压值，V₀₂为由流量传感头提供的电压值，V₀₃为由湿度传感头提供的电压值，K₁为温度修正系数，K₂湿度修正系数；所述的温度修正系数 $K_1=\frac{V_{022}-V_{021}}{100},$ 其中V₀₂₁是变化前的温度值，V₀₂₂是变化后的温度值，所述的湿度修正系数 $K_2=\frac{V_{032}-V_{031}}{100},$ 其中V₀₃₁是变化前的湿度值，V₀₃₂是变化后的湿度值。

如图2所示，图中V₀₁为温度传感头的测量值，V₀₂为流量传感头的气体流量值，V₀₃为湿度传感头的湿度值，分别通过温度运算放大器72、流量运算放大器71和湿度运算放大器73输入单片机2，单片机2的输出端为气体实际流量值V₀。三个运算放大器：温度运算放大器72、流量运算放大器71和湿度运算放大器73连接在一个桥式电路上。该桥式电路由R1、R2、R3、R4、R5等连接而成。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了流量传感头1、单片机2、温度传感头3、湿度传感头4、流量转换处理单元5、流量电压转换单元6、流量运算放大器71、温度运算放大器72、湿度运算放大器73、A/D转换单元8、存储单元9、查询单元10等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (1)

1.一种气体流量传感器的集成控制方法，其特征是在包括如下工作步骤：

a.分别由流量传感头、温度传感头和湿度传感头检测出气体流量传感器工作时的气体流量值、温度值和湿度值；

b.将上述的气体流量值、温度值和湿度值输入至单片机，并由单片机的流量转换处理单元进行流量转换处理；

c.流量转换处理后得到上述气体流量值、温度值和湿度值经过转换后所对应的气体实际流量值，并根据气体实际流量值产生相应的电压值；

上述的步骤b中，所述的流量传感头、温度传感头和湿度传感头所得的气体流量值、温度值和湿度值经过信号放大和A/D转换处理后，将模拟信号放大并转换成数字信号后输入单片机的存储单元，流量转换处理单元通过查询单元调用存储单元中的所需的数据进行流量转换处理；

在上述的步骤b中，气体实际流量值的转换方式为：

V₀＝K₁V₀₁V₀₂+K₂V₀₃；

其中V₀为气体实际流量值，V₀₁为由温度传感头提供的电压值，V₀₂为由流量传感头提供的电压值，V₀₃为由湿度传感头提供的电压值，K₁为温度修正系数，K₂湿度修正系数；所述的温度修正系数 $K_1=\frac{V_{022}-V_{021}}{100},$ 其中V₀₂₁是变化前的温度值，V₀₂₂是变化后的温度值，所述的湿度修正系数 $K_2=\frac{V_{032}-V_{031}}{100},$ 其中V₀₃₁是变化前的湿度值，V₀₃₂是变化后的湿度值。

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