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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftströmungsmessvorrichtung
und ein Luftströmungskorrekturverfahren zum Korrigieren
einer Luftströmungsmenge basierend auf Temperatur und Strömungsmenge.
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Bei
einer Fahrzeugmaschine sind Verfahren zum Steuern der Menge einer
Kraftstoffzufuhr an die Maschine als eine Funktion einer Ansaugluftströmungsmenge
allgemein bekannt, ebenso wie es Luftströmungsmessvorrichtungen
sind, die in einem Ansaugrohr einer Maschine bereitgestellt sind.
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Eine
typische Luftströmungsmessvorrichtung umfasst einen Strömungs-
bzw. Durchsatzsensor. Aufgrund von Messabweichungen in jedem Strömungssensor
muss die Luftströmungsmessvorrichtung jedoch entweder vor
einer Auslieferung kalibriert werden oder die Messabweichung des
Strömungssensors korrigieren und den korrigierten Wert
der Messabweichung an einen Steuerabschnitt wie etwa eine ECU des
Fahrzeugs ausgeben. Zum Beispiel beschreibt die
JP-A-11-183220 , die dem
US-Patent Nr. 6,321,165 entspricht,
eine Luftströmungsmessvorrichtung, die einen Messwert eines
Strömungssensors des Hitzdrahttyps, der mit einem auf Temperatur
ansprechenden Heizwiderstand konfiguriert ist, korrigiert und den
korrigierten Wert ausgibt.
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Bei
einem typischen Hitzdraht-Strömungssensor ändert
sich ein Messwert, wie etwa ein Spannungswert, für eine
gegebene Strömungsmenge abhängig von der Ansauglufttemperatur.
Im Speziellen, wie es gemäß 5 gezeigt
ist, beträgt die Ausgabespannung für eine Strömungsmenge
G1 für eine Ansauglufttemperatur von 130°C VD3,
während die Ausgabespannung für die Strömungsmenge
G1 bei einer Ansauglufttemperatur von 20°C VD4 beträgt. Es
kann eine Temperaturcharakteristik zwischen der Strömungsmenge
und dem Messwert wie etwa der Ausgabespannung bestehen, wie es gemäß 5 gezeigt
ist.
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Bei
einem typischen Hitzdraht-Sensorsystem, wie etwa dem in der
JP-A-11-183220 beschriebenen,
wird jedoch die angenommene Temperaturcharakteristik nicht berücksichtigt,
wenn der korrigierte Messwert an den Maschinensteuerabschnitt ausgegeben
wird. In dem Fall, in dem die Beziehung zum Beispiel zwischen dem
Ausgabespannungswert und der Temperatur für jede Strömungsmengenmessung
gleich ist, ist das Korrekturverhältnis von zum Beispiel
Spannung VD1 zu Spannung VD2 oder Spannung VD3 zu Spannung VD4,
wie es gemäß
5 gezeigt
ist, welches als ein Korrekturkoeffizient bezeichnet werden kann,
gleich. Die Beziehung zwischen dem Ausgabespannungswert und der
Temperatur basierend auf der Strömungsmenge verändert sich
jedoch für jede andere Strömungsmenge. In einem
solchen Fall kann der Korrekturkoeffizient von der Strömungsmenge
abhängen, und der Temperaturkorrekturkoeffizient kann nicht
basierend auf Informationen von nur der Ansauglufttemperatur bestimmt
werden.
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In
Anbetracht der vorstehend beschriebenen und weiterer Punkte ist
es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftströmungsmessvorrichtung
und ein Luftströmungskorrekturverfahren bereitzustellen,
die eine Temperaturkorrektur mit hoher Genauigkeit durchführen
können. Die Temperaturkorrektur wird durch Verwendung einer
Beziehung einer Strömungsmenge von Luft, eines Ausgabespannungswerts
eines Strömungssensors und einer Temperatur einer Ansaugluft
durchgeführt, wobei die Temperaturcharakteristik, die sich
basierend auf einer Temperatur der Luft verändert, berücksichtigt wird.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Luftströmungsmessvorrichtung
zum Messen einer Strömungsmenge von Luft: einen Strömungssensor,
der zum Ausgeben eines Spannungswerts konfiguriert ist, der der
Strömungsmenge der Luft entspricht; einen Temperatursensor, der
zum Ausgeben eines Temperaturwerts konfiguriert ist, der mit einer
Temperatur der Luft in Zusammenhang steht; einen Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitt,
der zum Speichern eines Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren des
Spannungswerts in einen korrigierten Spannungswert konfiguriert
ist, wobei der Koeffizient auf einer Beziehung zwischen dem Spannungswert
und einer gegebenen Strömungsmenge basiert, wobei sich
die Beziehung basierend auf einer Änderung der Temperatur
der Luft verändert; einen Korrekturabschnitt, der zum Korrigieren des
Spannungswerts in den korrigierten Spannungswert unter Verwendung
des Korrekturkoeffizienten konfiguriert ist, wobei der korrigierte
Spannungswert mit der Strömungsmenge der Luft bei einer
Normtemperatur in Zusammenhang steht.
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Mit
der vorgenannten Konfiguration kann eine Luftströmungsmessvorrichtung
erhalten werden, die eine Temperaturkorrektur mit hoher Genauigkeit
durchführen kann.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Luftströmungskorrekturverfahren:
Ausgeben eines Spannungswerts, der einer Strömungsmenge
von Luft entspricht, als eine Strömungsmengenmessung von
einem Strömungssensor; Ausgeben einer Temperatur der Luft als
eine erfasste Temperatur von einem Temperatursensor; Ermitteln eines
Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren des Ausgabespannungswerts
des Strömungssensors, der mit der Strömungsmenge
bei einer vorliegenden Temperatur der Luft in Zusammenhang steht,
in einen Spannungswert, der mit der Temperatur der Luft bei einer
vorbestimmten Normtemperatur in Zusammenhang steht, basierend auf
einer Beziehung zwischen dem Ausgabespannungswert des Strömungssensors
und der Strömungsmenge der Luft, wobei sich die Beziehung
basierend auf einer Temperatur der Luft verändert, durch
Verwendung der erfassten Temperatur der Luft in einem Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitt;
Korrigieren des Ausgabespannungswerts des Strömungssensors durch
Verwendung des Korrekturkoeffizienten, um einen korrigierten Spannungswert
zu ermitteln, in einem Korrekturabschnitt; und Wandeln einer Frequenz
des korrigierten Spannungswerts.
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Bei
der vorgenannten Konfiguration wird die Beziehung durch ein Kennfeld
bzw. eine Karte dargestellt, und dadurch kann eine Korrektur basierend
auf der Temperaturcharakteristik durchgeführt werden, die
der Strömungsmenge und dem Spannungswert entspricht. Da
die Frequenzwandlung bei dem Luftströmungskorrekturverfahren
durchgeführt wird, kann zusätzlich ein Betrieb
in einem Steuerabschnitt des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden,
wenn die Luftströmungsmessvorrichtung für ein
Fahrzeug verwendet wird.
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Die
vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung
eher ersichtlich, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
vorgenommen ist.
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1 ist
ein Blockschaltbild, das eine Luftströmungsmessvorrichtung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
und einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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2A ist
ein Graph, der eine beispielhafte Entsprechung zwischen einer Luftströmung
und einer Spannung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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2B ist
ein Graph, der eine Korrektur einer Spannung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
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3A ist
eine schematische Darstellung, die ein Kennfeld einer beispielhaften
Strömungsmenge für eine gegebene Temperatur und
Spannung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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3B ist
eine schematische Darstellung, die ein Kennfeld eines beispielhaften
Korrekturkoeffizienten für eine gegebene Temperatur und
Strömungsmenge gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht;
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4 ist
eine schematische Darstellung, die ein Kennfeld eines beispielhaften
Korrekturkoeffizienten für eine gegebene Temperatur und
Spannung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
veranschaulicht; und
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5 ist
ein Graph, der eine Temperaturcharakteristik veranschaulicht, die
mit einer Strömungsmenge und einer Spannung in Zusammenhang
steht.
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Nachstehend
werden hierin unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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1 ist
ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Luftströmungsmessvorrichtung 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Luftströmungsmessvorrichtung 1 ist
in einem Fahrzeug eingerichtet und wird zum Messen einer Ansaugluftströmungsmenge
bzw. eines Ansaugluftdurchsatzes verwendet.
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Die
Luftströmungsmessvorrichtung 1 umfasst einen Korrekturblock 10,
einen Luft- bzw. Luftmengenmesser, wie etwa einen Strömungs-
bzw. Durchsatzsensor 20, einen Temperatursensor 30 und eine
elektronische Steuereinheit (ECU) 40.
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Der
Strömungs- bzw. Durchsatzsensor 20 ist zum Beispiel
ein Hitzdrahtsensor und durch einen (nicht gezeigten) Siliziumhalbleiter
konfiguriert. Bei dem Hitzdrahtsensor ist ein Dünnfilmabschnitt
auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet und ist ein Heizwiderstand
an einem mittleren Teil des Dünnfilmabschnitts bereitgestellt.
Temperatursensoren zum Erfassen der Strömungsmenge sind
auf einer stromaufwärts liegenden Seite und einer stromabwärts
liegenden Seite mit Bezug auf eine Luftansaugrichtung bereitgestellt,
wobei der Heizwiderstand mittig angeordnet ist. Der Heizwiderstand
ist so eingerichtet, dass er um eine konstante Temperatur ΔT
höher liegt als die Ansauglufttemperatur, und an dem Dünnfilmabschnitt
wird eine Temperaturverteilung erzeugt, die mit Bezug auf die Luftansaugrichtung
symmetrisch ist, wobei der Heizwiderstand mittig angeordnet ist. Wenn
Luft in den Sensor strömt, wird eine Temperaturdifferenz
gemäß einer Temperaturverteilung zwischen der
stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts
liegenden Seite erzeugt. Da die zu messende Strömungsmenge
eine Funktion der Temperaturdifferenz ist, werden die Temperaturen
auf der stromaufwärts liegenden Seite und der stromabwärts liegenden
Seite des Dünnfilmabschnitts durch die Temperatursensoren
erfasst. Die Temperaturdifferenz wird berechnet, so dass die Strömungsmenge dadurch
gemessen werden kann. In dem Fall, in dem die Luftansaugrichtung
entgegengesetzt ist, ist die Temperaturverteilung zwischen der stromaufwärts liegenden
Seite und der stromabwärts liegenden Seite umgekehrt und
ist das Vorzeichen der berechneten Temperaturdifferenz umgekehrt,
was ermöglicht, dass die Luftansaugrichtung bestimmt wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Strömungsmenge G einen Massen-
bzw. Mengendurchsatz (g/s) bezeichnet.
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Der
Temperatursensor 30 erfasst die Ansauglufttemperatur und
kann von den vorstehend beschriebenen Temperatursensoren, die mit
dem Hitzdrahtsensor oder dem Strömungssensor 20 zum
Erfassen der Strömungsmenge in Zusammenhang stehen, unterschieden
werden. Der Temperatursensor 30 gibt eine dem Temperaturwert
entsprechende Spannung Vt aus. Der Temperatursensor 30 ist über einen
(nicht gezeigten) Pull-Up- bzw. Endwiderstand mit einer Energiequelle
verbunden.
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Der
Korrekturblock 10 umfasst einen Operationsverstärker 11,
einen Puffer 12, einen Analog/Digital-Wandler (ADC) 13,
einen Korrekturabschnitt 14, einen Ausgabewandlungsabschnitt 15 als
einen Frequenzwandlungsabschnitt und einen Taktgenerator 16.
Der Korrekturabschnitt 14 umfasst einen digitalen Signalprozessor
(DSP) 17 als einen Korrekturverarbeitungsabschnitt und
einen Regulierungs- bzw. Justierungs-ROM 18, der ein elektrisch
lösch- und programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM) sein kann,
als einen Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitt.
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Der
Operationsverstärker 11 stellt eine Verstärkerschaltung
dar. Einer von Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 11 ist über
einen Widerstand 19b mit einem Ausgangsanschluss des Strömungssensors 20 verbunden.
Der eine Eingangsanschluss ist auch über einen Rückkopplungswiderstand
wie etwa einen Widerstand 19a mit einem Ausgangsanschluss
des Operationsverstärkers 11 verbunden. Der andere
Eingangsanschluss ist über einen Widerstand 11a mit
Erde bzw. Masse verbunden. Gemäß einer derartigen
Konfiguration verstärkt der Operationsverstärker 11 eine
von dem Strömungssensor 20 ausgegebene Spannung
V, um die verstärkte Spannung V auszugeben. Die verstärkte Spannung
V, die von dem Operationsverstärker 11 ausgegeben
wird, wird an den ADC 13 eingegeben.
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Der
Temperatursensor 30 ist von der Impedanz einer Schaltungsseite
des Korrekturblocks 10 getrennt. Der Puffer 12 ist
mit einem Ausgangsanschluss des Temperatursensors 30 verbunden.
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Eine
von dem Puffer 12 ausgegebene Spannung Vt wird an den ADC 13 eingegeben,
der den eingegebenen Analogwert, Spannung V, der einer Strömungsmenge
entspricht, in einen Digitalwert, Spannung VD, wandelt und den Digitalwert
an den Korrekturabschnitt 14 ausgibt. Zusätzlich
wandelt der ADC 13 die einer Temperatur entsprechende Spannung
Vt in eine digitale Spannung VDt und gibt die digitale Spannung
VDt an den Korrekturabschnitt 14 aus.
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Der
Korrekturabschnitt 14 korrigiert die Spannung VD und gibt
die korrigierte Spannung VDr aus. Die Korrektur wird durch den DSP 17 basierend auf
einem in dem Regulierungs-ROM 18 gespeicherten Kennfeld
durchgeführt. Ein ausführliches Korrekturverfahren
wird nachstehend beschrieben.
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Der
Ausgabewandlungsabschnitt 15 wandelt eine Frequenz der
korrigierten Spannung VDr von dem Korrekturabschnitt 14 und
gibt die gewandelte Spannung aus. Im Speziellen wird eine Pulswelle
VDf mit Frequenz f in einem Bereich von 1 kHz bis 10 kHz ausgegeben,
die der korrigierten Spannung VDr entspricht, und an die ECU 40 eingegeben.
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Der
Taktgenerator 16 erzeugt einen Betriebstakt zum Betreiben
des Korrekturblocks 10 einschließlich des DSP 17.
Der Betriebstakt wird an die jeweiligen Komponenten eingegeben,
um so den gesamten Korrekturblock 10 synchron zu betreiben.
Es sollte beachtet werden, dass eine Eingabeleitung des Betriebstakts
zur Vereinfachung der Beschreibung aus den Zeichnungen weggelassen
ist.
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Bei
einem typischen Hitzdraht-Strömungssensor verändert
sich ein Messwert wie etwa ein Spannungswert für eine gegebene
Strömungsmenge abhängig von der Ansauglufttemperatur.
Im Speziellen, wie es gemäß 5 gezeigt
ist, beträgt die Ausgabespannung für eine Strömungsmenge
G1 für eine Ansauglufttemperatur von 130°C VD3,
während die Ausgabespannung für die Strömungsmenge
G1 bei einer Ansauglufttemperatur von 20°C VD4 beträgt. Gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann eine Temperaturcharakteristik
zwischen der Strömungsmenge und dem Messwert, wie etwa
der Ausgabespannung, wie es gemäß 5 gezeigt
ist, für jeden einzelnen Sensor bestehen und zur Korrektur verwendet
werden, wie es hierin nachstehend ausführlicher beschrieben
wird.
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Bei
einem typischen Hitzdraht-Sensorsystem, wie etwa dem in der
JP-A-11-183220 beschriebenen,
wird jedoch die Temperaturcharakteristik nicht berücksichtigt,
wenn der korrigierte Messwert an den Maschinensteuerabschnitt ausgegeben
wird, und werden stattdessen nur Fehler zum Beispiel infolge von
Unterschieden der Widerstände des ohmschen Elements kompensiert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen
kann eine hohe Genauigkeit erhalten werden, indem zum Beispiel der
Ausgabespannungswert des Strömungssensors für
eine gegebene Strömungsmenge und Temperatur in einen Spannungswert
korrigiert wird, der sich auf eine Norm- bzw. Bezugs- bzw. Standardtemperatur
wie etwa 20°C bezieht, und der korrigierte Spannungswert
ausgegeben wird. Die Korrektur kann basierend auf einem Kennfeld
bzw. einer Karte der Temperaturcharakteristik vorgenommen werden,
die durch Ausgabespannungen dargestellt wird, die mit verschiedenen
Strömungsraten bzw. -mengen und unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen
in Zusammenhang stehen.
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In
einem Fall, in dem die Beziehung zwischen dem Ausgabespannungswert
und der Temperatur für eine gegebene Strömungsmenge
für jede Strömungsmengenmessung gleich ist, ist
ein Korrekturkoeffizient oder ein Korrekturverhältnis von
zum Beispiel Spannung VD1 zu Spannung VD2 oder Spannung VD3 zu Spannung
VD4, wie es gemäß 5 gezeigt
ist, gleich. Bei einer praktischen Anwendung kann sich die Beziehung
zwischen dem Ausgabespannungswert und der Temperatur jedoch basierend
auf einer gegebenen Strömungsmenge für jede andere
Strömungsmenge verändern. In einem solchen Fall
kann der Korrekturkoeffizient von der Strömungsmenge abhängen,
und der Temperaturkorrekturkoeffizient kann nicht einfach basierend
auf Information von nur der Ansauglufttemperatur bestimmt werden.
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Als
nächstes wird ein Korrekturprozess bei der Luftströmungsmessvorrichtung
gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
beschrieben.
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Für
eine gegebene Strömungsmenge verändert sich die
von dem Strömungssensor 20 ausgegebene Spannung
V basierend auf der Ansauglufttemperatur. Daher wird bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel die Spannung VD nach Durchführung der
A/D-Wandlung durch den ADC 13 korrigiert. Die Spannung
VD wird in die korrigierte Spannung VDr korrigiert, die der gegebenen
Strömungsmenge entspricht und diese bezeichnet, die mit
einer Normtemperatur wie etwa 20°C in Zusammenhang steht,
indem die Spannung VDt von dem Temperatursensor 30 verwendet
wird. Wie es gemäß 5 gezeigt
ist, wird zum Beispiel die Spannung VD1 für die Strömungsmenge
G2 bei der Ansauglufttemperatur von 130°C in die korrigierte
Spannung VD2 bei der Normtemperatur von 20°C korrigiert.
Die Korrektur wird basierend auf der individuellen Temperaturcharakteristik
durchgeführt, die für den Strömungssensor 20 spezifisch
ist.
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Da
die Beziehung zwischen dem Ausgabespannungswert und der Temperatur
für jede einzelne Strömungsmenge unterschiedlich
sein kann, gemäß dem vorstehenden Beispiel in
dem Fall, in dem die Spannung VD, die gleich VD1 bei der Ansauglufttemperatur
von 130°C ist, in die korrigierte Spannung VDr korrigiert
wird, die VD2 bei der Normtemperatur von 20°C ist, wenn
sich die Strömungsmenge von G2 unterscheidet, wird der
Korrekturkoeffizient unterschiedlich. Wie es gemäß 5 gezeigt
ist, kann im Speziellen die Korrektur nicht mittels eines konstanten
Verhältnisses durchgeführt werden, wenn der Korrekturkoeffizient,
der mit einer Korrektur der Spannung VD1 in die korrigierte Spannung
VD2 bei der Strömungsmenge G2 in Zusammenhang steht, anders
ist als der Korrekturkoeffizient, der mit einer Korrektur der Spannung
VD3 in die korrigierte Spannung VD4 bei der Strömungsmenge
G1 in Zusammenhang steht.
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Gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie es gemäß 2A gezeigt
ist, eine Strömungsmenge Gi basierend auf einer Spannung VD
und der erfassten Ansauglufttemperatur, welche bei dem Beispiel
80°C beträgt, ermittelt bzw. ausgewertet. Dann
wird, wie es gemäß 2B gezeigt
ist, nach Anwendung des Korrekturkoeffizienten Ki für die
Strömungsmenge Gi und die erfasste Ansauglufttemperatur
die korrigierte Spannung VDr gebildet, die der Spannung für
die Strömungsmenge Gi bei der Normtemperatur entspricht,
wie bei dem vorliegenden Beispiel etwa 20°C. Die Ansauglufttemperatur kann
als die Spannung Vt von dem Temperatursensor 30 eingegeben
werden, wie es zum Beispiel gemäß 1 gezeigt
ist.
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Genauer
gesagt wird es zu verstehen sein, dass der Korrekturkoeffizient
Ki unter Bezugnahme auf die beiden gemäß 3A und 3B gezeigten Kennfelder
ermittelt bzw. ausgewertet werden kann. Der Ausdruck für
den Korrekturkoeffizienten Ki ist in der nachstehend als Gleichung
(1) gezeigten Beziehung angegeben. In der Gleichung ist Va eine
Sensor-spezifische Spannung für eine gegebene Strömungsmenge
Gi bei der Normtemperatur wie etwa 20°C und ist Vb eine
Spannung für die gegebene Strömungsmenge Gi bei
einer beliebigen Temperatur Tb. Ki
= Vb/Va (1)
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Die
gemäß 3A und 3B gezeigten Kennfelder
bzw. Karten können basierend auf einer Reihe einer tatsächlichen
gemessenen Temperaturcharakteristik des Strömungssensors 20 erstellt werden.
Die Kennfelder werden in dem Regulierungs- bzw. Justierungs-ROM 18 des
Korrekturabschnitts 14 im Voraus gespeichert. Es sollte
zu verstehen sein, dass die Temperaturcharakteristik des Strömungssensors 20 eine
individuelle Temperaturcharakteristik ist, die mit jedem Strömungssensor 20 in
Zusammenhang steht. Da natürliche Abweichungen zwischen
einzelnen Exemplaren eines Produkts des gleichen Typs bestehen,
wird die Temperaturcharakteristik von jedem Strömungssensor 20 abgebildet
bzw. kartiert und in jedem Regulierungs-ROM 18 gespeichert.
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Das
gemäß 3A gezeigte
Kennfeld, das hierin nachstehend der Einfachheit halber als ein
erstes Kennfeld bezeichnet wird, gibt eine Reihe von Strömungsmengen
Gn an, die unterschiedlichen Eingabespannungen (V) und unterschiedlichen
Ansauglufttemperaturen (°C) entsprechen. Mit Bezug auf das
erste Kennfeld wird eine Strömungsmenge Gi durch eine Eingabespannung
VD und eine Ansauglufttemperatur Ta abgebildet. Gemäß 3A umfassen
die Eingabespannung und die Ansauglufttemperatur eine Vielzahl diskreter
Werte wie etwa eine diskrete Teilmenge aller möglichen
Werte. 3A zeigt, dass die Anzahl von
Eingabespannungs- und Ansauglufttemperaturwerten 5 bis 10 beträgt,
um die Kennfeldkapazität zu minimieren und die Genauigkeit
des Kennfelds zu erhöhen. Die Strömungsmenge Gi
wird im Allgemeinen durch eine Interpolationsberechnung basierend
auf dem ersten Kennfeld erhalten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
durch Verwendung von zwei benachbarten Punkten eine lineare Interpolation
durchgeführt. Das heißt, dass eine lineare Funktion
durch Verwendung der beiden benachbarten Punkte hergeleitet wird
und ein Punkt zwischen den beiden benachbarten Punkten durch Verwendung
der linearen Funktion berechnet wird. Es kann auch eine quadratische
Interpolationsberechnung durch Verwendung von zwei oder mehr Punkten
und eine Berechnung durch Verwendung der quadratischen Funktion
oder einer anderen oder einer zusätzlichen bzw. höheren
Interpolationsfunktion durchgeführt werden.
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Im
Speziellen kann das erste Kennfeld mit diskreten Ansauglufttemperaturen
wie etwa T1, T2, T3, T4, und so weiter, sowie diskreten Eingabespannungen
wie etwa VD1, VD2, VD3, VD4, und so weiter gefüllt werden.
Es wird eine Strömungsmenge Gi bestimmt, die der Kombination
dieser Werte entspricht. Der Korrekturabschnitt führt eine
Interpolationsberechnung basierend auf dem ersten Kennfeld durch, so
dass die Strömungsmenge Gi ermittelt bzw. ausgewertet wird.
Die Interpolationsberechnung bezieht sich auf eine Berechnung, bei
der eine Menge diskret aufgetragener Punkte durch eine lineare Funktion oder
eine Funktion, die eine höhere Ordnung als die lineare
Funktion aufweist, angenähert wird und Werte, die zwischen
den diskret aufgetragenen Punkten liegen, durch die Funktion ermittelt
bzw. ausgewertet werden. Durch Verwendung einer Interpolation kann die
Größe des ersten Kennfelds minimiert werden und
kann die Speicherkapazität des Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitts
weiter minimiert werden und kann die Schaltungsgröße
verringert werden.
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Das
gemäß 3B gezeigte
Kennfeld, das hierin nachstehend der Einfachheit halber als ein zweites
Kennfeld bezeichnet wird, gibt eine Reihe von Korrekturkoeffizienten
Kn an, die verschiedenen Strömungsmengen Gn (g/s) und verschiedenen
Werten der Ansauglufttemperatur (°C) entsprechen. Mit Bezug
auf das zweite Kennfeld wird ein Korrekturkoeffizient Ki bei der
Strömungsmenge Gi und der Ansauglufttemperatur Ta ermittelt
bzw. ausgewertet. Gemäß 3B umfassen
die Strömungsmenge und die Ansauglufttemperatur eine Vielzahl
diskreter Werte wie etwa eine diskrete Teilmenge aller möglichen
Werte. 3B zeigt, dass die Anzahl von
Werten der Ansauglufttemperatur und der Strömungsmenge
5 bis 10 beträgt. Der Korrekturkoeffizient Ki wird im Allgemeinen
durch eine Interpolationsberechnung basierend auf dem zweiten Kennfeld
erhalten. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch
Verwendung von zwei benachbarten Punkten eine lineare Interpolation
durchgeführt. Es kann auch eine quadratische oder eine
höhere Interpolationsberechnung durch Verwendung von zwei
oder mehr Punkten durchgeführt werden.
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Das
zweite Kennfeld kann mit diskreten Ansauglufttemperaturen wie etwa
T1, T2, T3, T4, und so weiter, sowie diskreten Strömungsmengen
wie etwa G1, G2, G3, G4, und so weiter gefüllt werden.
Es kann der Korrekturkoeffizient bestimmt werden, der der Kombination
dieser Werte entspricht. Der Korrekturabschnitt führt eine
Interpolationsberechnung basierend auf dem zweiten Kennfeld durch,
um so die Größe des zweiten Kennfelds und die
Speicherkapazität des Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitts
zu minimieren. Als Folge hiervon kann die Schaltungsgröße
verringert werden.
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Es
wird zu verstehen sein, dass der DSP 17 die Spannung VD
unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten Ki korrigiert und die
korrigierte Spannung VDr ausgibt. Die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten
Ki und der korrigierten Spannung VDr, welche die Spannung ist, die
der gegebenen Strömungsrate bzw. -menge Gi bei Normtemperatur entspricht,
ist nachstehend in Gleichung (2) gezeigt. Die Frequenz der korrigierten
Spannung VDr wird durch den Ausgabewandlungsabschnitt 15 gewandelt,
und die gewandelte Spannung wird an die ECU 40 ausgegeben. VDr = VD/Ki (2)
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Als
nächstes wird eine Wirkung der Luftströmungsmessvorrichtung 1 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt der Strömungssensor 20 die
Spannung VD als den Messwert aus. Zusätzlich gibt der Temperatursensor 30 die
Spannung Vt aus, die der Ansauglufttemperatur Ta entspricht. Der
Regulierungs-ROM 18 speichert das erste Kennfeld, das verschiedene
Strömungsmengen Gn angibt, die verschiedenen Werten der
Eingabespannung (V) und der Ansauglufttemperatur (°C) entsprechen.
Durch Bezugnahme auf das erste Kennfeld wird die Strömungsmenge
Gi bei der Eingabespannung VD und der Ansauglufttemperatur Ta ermittelt
bzw. ausgewertet. Der Regulierungs-ROM 18 speichert ferner
das zweite Kennfeld, das die verschiedenen Korrekturkoeffizienten
Kn angibt, die verschiedenen Werten der Strömungsmenge
(g/s) und der Ansauglufttemperatur (°C) entsprechen. Durch
Bezugnahme auf das zweite Kennfeld wird der Korrekturkoeffizient
Ki bei der Strömungsmenge Gi und der Ansauglufttemperatur
Ta ermittelt bzw. ausgewertet. Die Spannung VD wird durch Verwendung
des Korrekturkoeffizienten Ki korrigiert. Dadurch kann die Korrektur
basierend auf der Temperaturcharakteristik erreicht werden, die
die Verbindung zwischen der Strömungsmenge und der Spannung herstellt.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Spannung
VD durch Bezugnahme auf das erste Kennfeld und das zweite Kennfeld
korrigiert. Daher kann die Korrektur auf einfache Weise durchgeführt
werden. Bei dem ersten Kennfeld umfassen die Eingabespannung und
die Ansauglufttemperatur eine Vielzahl diskreter Werte wie etwa
eine diskrete Teilmenge aller möglichen Werte. Gleichermaßen umfassen
bei dem zweiten Kennfeld die Strömungsmenge und die Ansauglufttemperatur
eine Vielzahl diskreter Werte wie etwa eine diskrete Teilmenge aller
möglichen Werte. Dadurch werden die Größen des
ersten Kennfelds und des zweiten Kennfelds minimiert und können
die Speicherkapazität des Regulierungs-ROM 18 und
die Schaltungsgröße verringert werden.
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Bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt der Ausgabewandlungsabschnitt 15 die
Pulswelle VDf mit einer Frequenz f in dem Bereich von 1 kHz bis
10 kHz, die der korrigierten Spannung VDr entspricht, an die ECU 40 aus.
Dadurch kann die Erfassungsgenauigkeit der Strömungsmenge
in der ECU des Fahrzeugs erhöht werden.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel weist eine ähnliche
Konfiguration zu einem ersten Ausführungsbeispiel auf.
Jedoch unterscheidet sich ein in dem Regulierungs-ROM 18 gespeichertes
Kennfeld von demjenigen eines ersten Ausführungsbeispiels.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das in dem
Regulierungs-ROM 18 gespeicherte Kennfeld beschrieben.
Mit Bezug auf einen ähnlichen Abschnitt oder einen Abschnitt,
der einem bei einem ersten Ausführungsbeispiel umfassten
entspricht, sind die gleichen Bezugszeichen angegeben.
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Das
gemäß 4 gezeigte Kennfeld, das hierin
nachstehend der Einfachheit halber als ein drittes Kennfeld bezeichnet
wird, gibt einen Korrekturkoeffizienten K an, der einer Eingabespannung
(V) und einer Ansauglufttemperatur (°C) entspricht. Bei
einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Korrekturkoeffizient
K basierend auf zwei Kennfeldern ermittelt bzw. ausgewertet, nämlich
dem ersten Kennfeld und dem zweiten Kennfeld. Das dritte Kennfeld
ist eine Kombination des ersten und des zweiten Kennfelds. Durch
Verwendung des dritten Kennfelds kann der Korrekturkoeffizient Ki
direkt ermittelt bzw. ausgewertet werden, ohne die Strömungsmenge
G zu berechnen, wenn die Eingabespannung VD ist und die Ansauglufttemperatur
Ta ist. Wie bei einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt
das dritte Kennfeld, dass die Anzahl von den Eingabespannungen und
den Ansauglufttemperaturen 5 bis 10 beträgt. Somit wird
der Korrekturkoeffizient Ki im Allgemeinen durch eine Interpolationsberechnung
basierend auf dem dritten Kennfeld erhalten. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird eine lineare Interpolation durch Verwendung
von zwei benachbarten Punkten durchgeführt. Es kann auch
eine quadratische oder eine höhere Interpolationsberechnung
durch Verwendung von zwei oder mehr Punkten durchgeführt
werden.
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Im
Speziellen kann die Ansauglufttemperatur mit diskreten Ansauglufttemperaturen
wie etwa T1, T2, T3, T4, und so weiter gefüllt werden,
und kann die Eingabespannung mit diskreten Eingabespannungen wie
etwa VD1, VD2, VD3, VD4, und so weiter gefüllt werden.
Es kann der Korrekturkoeffizient bestimmt werden, der der Kombination
dieser Werte entspricht. Der Korrekturabschnitt führt eine
Interpolationsberechnung, die wie vorstehend beschrieben definiert ist,
basierend auf dem dritten Kennfeld durch.
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Die
Größe des dritten Kennfelds kann minimiert werden
und die Speicherkapazität des Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitts
sowie die Schaltungsgröße können verringert
werden.
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Als
nächstes wird eine Wirkung der Luftströmungsmessvorrichtung 1 gemäß dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Grundsätzlich
ist die durch das vorliegende Ausführungsbeispiel erzielte
Wirkung ähnlich zu derjenigen, die durch ein erstes Ausführungsbeispiel
erzielen wird.
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Wie
es gemäß 4 gezeigt
ist, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das
dritte Kennfeld anstelle des ersten Kennfelds und des zweiten Kennfelds
verwendet. Durch Bezugnahme auf das dritte Kennfeld ist die Berechnung
der Strömungsmenge G nicht erforderlich. Daher kann die Korrektur
weiter vereinfacht durchgeführt werden. Bei dem dritten
Kennfeld umfassen die Eingabespannung und die Ansauglufttemperatur
eine Vielzahl diskreter Werte wie etwa eine diskrete Teilmenge aller möglichen
Werte. Dadurch wird die Kapazität des dritten Kennfelds
minimiert und kann die Speicherkapazität des Regulierungs-ROM 18 im
Vergleich zu einem ersten Ausführungsbeispiel weiter minimiert werden.
Daher kann die Schaltungsgröße verkleinert werden.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel umfasst der Korrekturblock 10 den
Ausgabewandlungsabschnitt 15 und wird die Frequenzwandlung durch
den Ausgabewandlungsabschnitt 15 durchgeführt.
Im Gegensatz dazu kann die korrigierte Spannung VDr direkt an die
ECU 40 ausgegeben werden.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird
die Spannung VD mit Bezug auf die Strömungsmenge G basierend
auf der Temperaturcharakteristik des Strömungssensors 20 korrigiert, die
gemäß 5 gezeigt ist. Da es Abweichungen
einer Temperaturcharakteristik zwischen Sensoren des gleichen Typs
wie etwa einem Sensorprodukt A gibt, wird die Temperaturcharakteristik
von jedem Strömungssensor 20 abgebildet bzw. kartiert
und in dem Regulierungs-ROM 18 gespeichert.
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Gleichermaßen
gibt es Abweichungen einer Temperaturcharakteristik zwischen Sensoren
unterschiedlichen Typs wie etwa Sensorprodukten A und B. Daher gibt
es Abweichungen zwischen einer Spannung von Sensorprodukt A und
einer Spannung von Sensorprodukt B bei einer Normtemperatur von etwa
20°C mit Bezug auf die gleiche Strömungsmenge
G. Die Abweichungen der Spannungen mit Bezug auf die Strömungsmenge
bei der Normtemperatur können durch Bezugnahme auf den
Korrekturkoeffizienten der Abweichungen korrigiert werden, der in einer
Speichervorrichtung des Strömungssensors im Voraus gespeichert
wird. Dadurch kann im Vergleich zwischen den unterschiedlichen Sensorprodukten der
gleiche Spannungswert an die ECU 40 ausgegeben werden.
Hinsichtlich der ECU 40 können Abweichungen der
Strömungssensoren 20 verringert und können
Strömungsmengensignale mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
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Die
vorliegende Anmeldung wurde als eine Luftströmungsmessvorrichtung
und ein Luftströmungskorrekturverfahren beschrieben. Es
können jedoch verschiedene Ausführungsbeispiele,
wie sie hierin beschrieben sind, auf andere Vorrichtungen und Verfahren
wie etwa eine Computervorrichtung oder ein zugehöriges
Verfahren angewandt werden.
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Während
die Erfindung hierin unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung
nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
und Ausgestaltungen beschränkt ist. Es ist bestimmt, dass
die Erfindung verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abdeckt. Während die verschiedenen Kombinationen und
Ausgestaltungen hierin beschrieben sind, sind zusätzlich
weitere Kombinationen und Ausgestaltungen als innerhalb des Umfangs
der Erfindung liegend zu betrachten.
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Eine
Luftströmungsmessvorrichtung (1) misst eine Strömungs-
bzw. Durchsatzmenge von Luft. Ein Strömungssensor (20)
ist konfiguriert, einen Spannungswert (VD) auszugeben, der einer
gegebenen Strömungsmenge (Gi) der Luft entspricht. Ein Temperatursensor
(30) ist konfiguriert, eine Temperatur der Luft (Vt) auszugeben.
Ein Korrekturkoeffizient-Speicherabschnitt (18) ist konfiguriert,
einen Korrekturkoeffizienten (Ki) zum Korrigieren des Spannungswerts
(VD) des Strömungssensors (20) in einen korrigierten
Spannungswert (VDr), der mit der gegebenen Strömungsmenge
basierend auf einer vorbestimmten Normtemperatur in Zusammenhang steht,
zu speichern. Eine Beziehung zwischen dem Spannungswert (VD) des
Strömungssensors (20) und der Strömungsmenge
der Luft verändert sich basierend auf einer Temperatur
der Luft. Ein Korrekturabschnitt (17) ist konfiguriert,
den Spannungswert (VD) des Strömungssensors (20)
unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten (Ki) in den korrigierten Spannungswert
(VDr) zu korrigieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-183220
A [0003, 0005, 0032]
- - US 6321165 [0003]