CN106164624B - 物理量检测装置 - Google Patents

Abstract

为了获得能够不将各检测元件的公差提高至必要以上，而在装置整体上获得所期望的精度的物理量检测装置，其特征在于具有，多个物理量检测部(21，31)，其分别检测多个物理量；存储部(42)，其存储所述多个物理量检测部(21，31)各自所具有的误差特性；物理量计算部(61)，其使用通过该多个物理量检测部(21，31)中的至少两个检测出的至少两个物理量来计算其他物理量；以及误差计算部(43)，其从所述存储部(42)读取所述多个物理量检测部(21，31)的误差特性，计算所述其他物理量的误差。

Description

物理量检测装置

技术领域

本发明涉及检测例如被吸入到汽车的内燃机的吸入空气的温度、湿度等物理量的物理量检测装置。

背景技术

在专利文献1中示出了一种湿度检测装置的构成，该湿度检测装置在传感探测器内配置了感湿元件及感温元件、以及预先存储了感湿元件的输出特性及温度系数的ROM，使用感温元件的温度检测值并参照ROM内的温度管理用存储表算出检测温度，使用该检测温度和感湿元件的湿度检测值并参照ROM内的特性数据存储表算出检测湿度。

并且，在专利文献2示出了一种传感器装置的技术，该传感器装置具有预先存储有用于修正传感器自身特性的偏差、机械误差等的数据的EPROM，将对被提取的物理信息对应数据附加了这些修正数据的信号发送至传感器信号处理装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-78650号公报

专利文献2：日本特开平9-113310号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1的湿度检测装置那样，在使用多个检测元件的检测值算出的间接的物理量中，由于在检测元件的检测值中含有误差，例如即使是具有相同公差的检测元件，在单体也具有各自不同的特性，因此算出的物理量因检测元件的组合而不同。为了算出的物理量获得所期望的精度，如果提高各检测元件的公差来尽可能地降低允许误差的话，则检测元件的不良率上升，成本变高。

另外，如专利文献2的传感器装置那样，如果将检测元件的修正数据输出至传感器信号处理装置来修正物理量的话，则必须考虑各传感器具有的特性，需要在传感器信号处理装置进行烦杂的误差计算。

本发明鉴于上述的问题而完成的，其目的在于，获得一种物理量检测装置，该物理量检测装置能够不将各检测元件的公差提高至必要以上就可在装置整体上获得所期望的精度。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题，采用例如权利要求书所记载的构成。本发明包含多个解决上述问题的手段，若列举出其中一个例子的话，则其特征在于，具有：多个物理量检测部，其分别检测多个物理量；存储部，其存储所述多个物理量检测部各自所具有的误差特性；物理量计算部，其使用由该多个物理量检测部中的至少两个物理量检测部检测到的至少两个物理量来计算其他物理量；以及误差计算部，其从所述存储部读取所述多个物理量检测部的误差特性来计算所述其他物理量的误差。

发明的效果

根据本发明，能够不将各检测部的检测精度提高至必要以上就可在装置整体上获得所期望的精度。另外，上述以外的问题、构成以及效果通过以下的实施方式的说明而变得清楚。

附图说明

图1为应用本发明的物理量检测装置的发动机控制系统的概略图。

图2为说明本发明的物理量检测装置的一实施方式的功能框图。

图3为表示湿度传感器的构成的一个实例的图。

图4为表示温度传感器的构成的一个实例的图。

图5为表示吸入空气的温度、绝对湿度和相对湿度的关系的空气线图。

图6为说明从湿度传感器的温度特性与温度传感器的温度特性求出的绝对湿度误差的关系的图。

图7为说明本发明的物理量检测装置的其他实施方式的功能框图。

图8为说明现有技术的课题的图。

具体实施方式

然后，在以下使用附图对本发明的物理量检测装置的一实施方式进行说明。

图1为应用本发明的物理量检测装置的发动机控制系统的概略图，图2为说明本发明的物理量检测装置的一实施方式的功能框图。

物理量检测装置被装入汽车的发动机控制系统1。如图1所示，发动机控制系统1具有作为内燃机的发动机主体2、用于将吸入空气供给到发动机主体2的进气通路3、以及用于从发动机主体2排出尾气的排气通路4。进气通路3在其中途位置夹装有涡轮增压器12的压缩机12a，在相比于压缩机12a上游侧的位置配置有空气流量传感器11。并且，在相比于压缩机12a下游侧的位置配置有中冷器13、电子控制节气门14、增压传感器等。

排气通路4在其中途位置介入有涡轮增压器12的涡轮12b，在涡轮12b的下游侧的位置配置有催化剂15和消声器16。在发动机主体2安装有将燃料喷射到燃烧室的高压燃料喷射器17、未图示的火花塞。另外，还安装有检测发动机转速的曲轴转角传感器、检测发动机主体的冷却水温的水温传感器等。

空气流量传感器11具备用于检测作为吸入空气的物理量之一的流量的流量传感器，还具备用于检测吸入空气的相对湿度的湿度传感器21以及用于检测吸入空气的温度的温度传感器31(参照图2)。即，在本实施方式中，湿度传感器21和温度传感器31被设置于空气流量传感器11。

空气流量传感器11的流量传感器、湿度传感器21、温度传感器31、曲轴角度传感器、水温传感器等的各传感器信号被输入至发动机控制系统1的控制装置即ECU18，并被用于点火时期控制、燃料喷射控制等各种发动机运转控制。

图3为表示湿度传感器构成的一个实例的图，图3的(a)为湿度传感器的主视图，图3的(b)为图3的(a)的A-A线截面图。而且，图4为表示温度传感器的构成的一个实例的图。湿度传感器21和温度传感器31能够使用公知的传感器。

湿度传感器21为电容式相对湿度传感器，具有检测湿度的传感器元件22。如图3的(a)以及图3的(b)所示，传感器元件22构成为在硅基板23的上表面设有梳型的电极对25A、25B，并且电极对上方被吸湿性的高分子聚合物膜26覆盖。电极对25A、25B的电容根据高分子聚合物膜26的吸湿而变化。该电容变化与相对湿度高度相关，如果测量电容则能够检测相对湿度。在电极的构造中，具有多个类型，也有上下的电极夹持聚合物的构成。在高分子聚合物膜26的上表面，设有保护膜27，空气通过保护膜27的外侧，水分子28被高分子聚合物膜26吸湿。

为了测定湿度传感器21附近的温度，温度传感器31被设置于湿度传感器21的附近。例如图4中示出的温度传感器的电路构成的一个实例那样，温度传感器31能够使用带隙式的半导体温度传感器。

如图2所示，空气流量传感器11除了湿度传感器21以及温度传感器31之外，还具有信号处理部41、存储部42、以及综合误差计算部43。

信号处理部41进行如下处理：处理湿度传感器21的信号和温度传感器31的信号来生成作为吸入空气的相对湿度信息的湿度信息以及作为吸入空气的温度信息的温度信息，并输出至ECU18。

存储部42分别存储表示相应于温度的误差变化的误差特性(参照图6)作为湿度传感器21以及温度传感器31的固有信息。各传感器的误差特性各不相同，仅使用进入预先设定的公差范围的传感器。

综合误差计算部43使用存储部42所存储的相对湿度传感器21的误差特性和温度传感器31的误差特性计算作为综合误差的绝对湿度的误差，并将该计算结果输出至ECU18。综合误差计算部43并不计算湿度传感器21和温度传感器31的各误差，而是计算将这些的各误差组合来计算作为间接的物理量的绝对湿度时的综合误差。

综合误差计算部43使用两个物理量即温度信息和湿度信息进行检索，从配置成格子状的地图、或者多个表格与对应各个物理量的轴相应地进行检索，由此计算综合误差。

空气流量传感器11和ECU18之间由通信电缆连接，通过SENT、LIN、CAN等通信标准进行使用数字信号的通信。从空气流量传感器11输出到ECU18的传感器信息使用单一或者两线的通信电缆且由数字通信叠加而被输出。存储部42所存储的误差信息根据来自外部的要求、或者距离电源投入时的时间、或者传感器输出信号的次数中的某一个而总括地输出至ECU18。

ECU18的绝对湿度计算部61基于从空气流量传感器11输出的湿度信息和温度信息计算绝对湿度，基于在综合误差计算部43计算出的综合误差对该绝对湿度进行修正处理。由绝对湿度计算部61计算出的修正后的绝对湿度，在ECU18的控制部62被用于各种的发动机运转控制。另外，ECU18也可以将综合误差的信息直接地用于各种发动机运转控制。

图5为表示吸入空气的干球温度、绝对湿度以及相对湿度的关系的空气线图，图6为说明从湿度传感器的误差特性和温度传感器的误差特性求出的绝对湿度的综合误差的图。

如上所述，在本实施方式中，绝对湿度从温度和相对湿度这两个物理量求出。在使用温度和相对湿度算出绝对湿度的情况下，如图5的空气线图所示，相比于湿度，温度的影响更大，特别是在高温区域即使稍微的温度的差，求出的绝对湿度也很大地不同。例如即使相同的温度公差，相对于在低温侧温度误差发生时的绝对湿度误差δ1，在高温侧温度误差发生时的绝对湿度误差δ2变大(δ1＜＜δ2)。

因此，即使湿度传感器21和温度传感器31为相同的公差，由于各传感器各自所具有的误差特性，求出的绝对湿度也不同。例如在比较图6的(a)所示的传感器1和图6的(b)所示的传感器2的情况下，相比于传感器1的温度传感器，传感器2的温度传感器从中温区域到高温区域的误差更大。因此，在比较绝对湿度的综合误差的情况下，相比于传感器1，传感器2在高温区域误差变得更大。因此，即使传感器1的温度传感器和传感器2的温度传感器为相同的公差，绝对湿度的综合误差也不同，求出的绝对湿度也不同。

图8为说明现有技术的图，为现有的物理量检测装置的功能框图。

一般地，现有的传感器100利用湿度传感器101、温度传感器102测量湿度、温度等物理量，调制为电压、信号频率等间接的物理现象而输出。这些信息被导入至ECU110进行处理，在ECU110的绝对湿度计算部111和误差计算部112与其他传感器等的信息组合进行其他物理量等各种的修正，被利用于控制。例如绝对湿度计算部111从湿度传感器101的湿度信息和温度传感器102的温度信息求出绝对湿度。由于湿度传感器101、温度传感器102也具有公差、温度特性等，综合误差复杂，由于温度造成绝对湿度的误差恶化达到绝对湿度的信息不能使用的程度。因此，为了在ECU110的误差计算部112求出绝对湿度来使用，需要烦杂的误差管理，但是用于计算该误差的运算处理极其烦杂，也花费开发成本。

对此，如图2所示，本发明的物理量检测装置在作为传感器侧的空气流量传感器11具有存储部42和综合误差计算部43，综合误差计算部43使用存储部42所存储的湿度传感器21和温度传感器31的误差特性来计算将湿度传感器21和温度传感器31的各误差组合而计算作为间接的物理量的绝对湿度时的综合误差并输出至ECU18。

在本发明中，使计算绝对湿度时产生的公差存储于存储部42，将从各个误差特性求出的绝对湿度误差与传感器信号分开发送。因此，即使不将湿度传感器21和温度传感器31的公差提高至必要以上，也能够在系统整体上获得所期望的绝对湿度的精度。

图7为说明本发明的物理量检测装置的其他实施方式的功能框图。在本实施方式中其特征在于，将绝对湿度计算部61设置于空气流量传感器11内。设置绝对湿度计算部61的场所并不限定于ECU18，也可以设于空气流量传感器11。

以上，对本发明的实施方式进行了详细地叙述，本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内，能够进行种种的设计变更。例如，上述的实施方式是为了容易理解本发明地说明而详细地进行了说明，并不限定于必须具备说明的全部构成。另外，能够将某实施方式的构成的一部分置换为其他实施方式的构成，另外，也能够在某实施方式的构成上增加其他实施方式的构成。进一步地，对各实施方式的构成的一部分，能够进行其他构成的追加、删除、置换。

符号说明

1 发动机控制系统

11 空气流量传感器

21 湿度传感器(第1物理量检测部)

31 温度传感器(第2物理量检测部)

41 信号处理部

42 存储部

43 综合误差计算部

61 绝对湿度计算部(第3物理量计算部)。

Claims (6)

1.一种物理量检测装置，其具有分别检测多个物理量的多个物理量检测部，所述物理量检测装置的特征在于，具有：

存储部，其存储所述多个物理量检测部各自所具有的误差特性；

物理量计算部，其使用由该多个物理量检测部中的至少两个物理量检测部检测出的至少两个物理量来计算其他物理量；以及

综合误差计算部，其从所述存储部读取所述多个物理量检测部的误差特性来计算所述其他物理量的综合误差。

2.如权利要求1所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述物理量检测部具有检测第1物理量的第1物理量检测部以及检测第2物理量的第2物理量检测部，

所述物理量计算部使用所述第1物理量和所述第2物理量来计算第3物理量，

所述存储部存储所述第1物理量检测部的误差特性和所述第2物理量检测部的误差特性，

所述综合误差计算部使用所述存储部所存储的第1物理量检测部的误差特性和第2物理量检测部的误差特性来计算所述第3物理量的综合误差。

3.如权利要求2所述的物理量检测装置，其特征在于，

将所述第1物理量、所述第2物理量以及所述综合误差的各信息通过单一或两线的数字通信进行叠加输出。

4.如权利要求3所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述综合误差计算部通过使用所述第1物理量和所述第2物理量来检索配置成格子状的地图或多个表格，从而计算所述第3物理量的综合误差。

5.如权利要求2-4中任一项所述的物理量检测装置，其特征在于，

所述综合误差计算部根据来自外部的要求、距离电源投入时的时间、以及所述第1物理量检测部和所述第2物理量检测部输出检测信号的次数中的某一个，将所述综合误差的信息总括地输出。

6.一种物理量检测装置，其为检测吸入至内燃机的吸入空气的物理量的物理量检测装置，所述物理量检测装置的特征在于，具有：

相对湿度传感器，其检测所述吸入空气的相对湿度；

温度传感器，其检测所述吸入空气的温度；

绝对湿度计算部，其使用所述相对湿度和所述温度计算绝对湿度；

存储部，其存储所述相对湿度传感器的误差特性和所述温度传感器的误差特性；以及

综合误差计算部，其使用该存储部所存储的相对湿度传感器的误差特性和温度传感器的误差特性来计算绝对湿度的综合误差。