DE112018006040T5

DE112018006040T5 - Detektionsvorrichtung für physikalische Grösse

Info

Publication number: DE112018006040T5
Application number: DE112018006040.3T
Authority: DE
Inventors: Yuki ISOYA; Hiroaki Hoshika; Takayuki Yogo
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-08-27
Also published as: US11237035B2; US20200319004A1; JPWO2019131050A1; CN111512123A; WO2019131050A1; CN111512123B; JP6814894B2

Abstract

Eine Abnahme der Genauigkeit nach dem Umschalten eines Heizzustandes kann verringert werden. Die Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe enthält: eine Durchflussmengen-Detektionseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Heizelement enthält, um eine Durchflussmenge eines zu messenden Fluids zu messen; eine Heizelement-Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Steuerzustand des Heizelements zu irgendeinem eines Heizzustands und eines Heizunterdrückungszustands zu schalten; und eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, einen Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit zu verarbeiten. Wenn die Heizelement-Steuereinheit den Steuerzustand umschaltet, verarbeitet die Signalverarbeitungseinheit einen Schätzwert, der basierend auf einem Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit vor dem Umschalten bestimmt worden ist, während eines vorgegebenen Zeitraums unmittelbar nach dem Umschalten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe.
Technischer Hintergrund
Eine Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe, die eine Durchflussmenge durch das Erwärmen eines Heizelements misst, ist bereits bekannt. PTL 1 offenbart ein Durchflussmengen-Messverfahren zum Steuern eines Strömungssensors, der eine Wärmequelle zum intermittierenden Erwärmen oder Kühlen eines durch einen Strömungsweg strömenden Fluids und einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Fluids enthält, und zum Messen von zwei Fluiddurchflussmengen mit unterschiedlichen Werten einer physikalischen Eigenschaft basierend auf einer durch den Temperatursensor gemessenen Fluidtemperatur oder einer Sensorausgabe, die ein Wert ist, der der Fluidtemperatur entspricht, die erhalten wird, wenn eine vorgegebene Messzeit vom Beginn des Erwärmens oder Kühlens der Wärmequelle vergangen ist. Die beiden Fluide weisen einen Kreuzungspunkt auf, an dem die Sensorausgabe, die erhalten wird, wenn eines der Fluide durch den Strömungsweg strömt, und die Sensorausgabe, die erhalten wird, wenn das andere Fluid mit der gleichen Durchflussmenge wie das eine Fluid durch den Strömungsweg strömt, gleich werden, nachdem ein vorgegebener Kreuzungszeitraum seit dem Beginn des Erwärmens oder Abkühlens der Wärmequelle vergangen ist. Die Messzeit wird auf den im Voraus bestimmten Kreuzungszeitraum gesetzt.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur
PTL 1: JP 2003-240619 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in der PTL 1 beschriebenen Erfindung sinkt die Messgenauigkeit, nachdem der Heizzustand umgeschaltet worden ist.
Lösung des Problems
Die Detektionsvorrichtungfür eine physikalische Größe gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält:

eine Durchflussmengen-Detektionseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Heizelement enthält, um eine Durchflussmenge eines zu messenden Fluids zu messen;
eine Heizelement-Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Steuerzustand des Heizelements zu irgendeinem eines Heizzustands und eines Heizunterdrückungszustands zu schalten; und
eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, einen Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit zu verarbeiten. Wenn die Heizelement-Steuereinheit den Steuerzustand umschaltet, verarbeitet die Signalverarbeitungseinheit einen Schätzwert, der basierend auf einem Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit vor dem Umschalten bestimmt worden ist, während eines vorgegebenen Zeitraums unmittelbar nach dem Umschalten.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Abnahme der Genauigkeit nach dem Umschalten des Heizzustandes verringert werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe.
2 ist eine vergrößerte Ansicht der Leiterplatte 400.
3 ist eine graphische Darstellung, die die Konfigurationen der ECU 200 und der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur veranschaulicht.
5 ist eine graphische Darstellung, die die Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung, die die Ausgangskennlinie der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 veranschaulicht.
7 ist eine graphische Darstellung, die die Ausgangskennlinie des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 veranschaulicht.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Auswahl der ersten Filterauswahleinheit 807 und der zweiten Filterauswahleinheit 808 veranschaulicht.
9 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 veranschaulicht.
10 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 veranschaulicht.
11 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 veranschaulicht.
12 ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitreihenänderung der durchschnittlichen Durchflussmenge und des Amplitudenbetrags veranschaulicht.
13 ist eine graphische Darstellung, die die Konfigurationen der ECU 200 und der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine graphische Darstellung, die die Konfigurationen der ECU 200 und der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine graphische Darstellung, die einen Umriss des Betriebs der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge veranschaulicht.
16 ist eine graphische Darstellung, die die Konfigurationen der ECU 200 und der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Erste Ausführungsform -
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform einer Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe bezüglich der 1 bis 12 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform misst die Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe die Einlassluft der Brennkraftmaschine, wobei aber das Messziel der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe nicht darauf eingeschränkt ist.
(Hardware-Konfiguration)
1 ist eine Querschnittsansicht einer Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe. Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe enthält ein Gehäuse 302, einer vordere Abdeckung 303 und eine hintere Abdeckung 304. Das Gehäuse 302 wird durch Formen eines Kunstharzmaterials gebildet. Das Gehäuse 302 enthält einen Flansch 311 zum Befestigen der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe an einem Einlassrohr, durch das die Einlassluft des Brennkraftmaschine strömt, eine externe Verbindungseinheit 321, die einen Verbinder enthält, der von dem Flansch 311 vorsteht, um eine elektrische Verbindung mit einer elektronischen Steuereinheit (im folgenden ECU) 200 herzustellen, und eine Messeinheit 331, die sich von dem Flansch 311 erstreckt, so dass sie in Richtung auf die Mitte des Einlassrohrs vorsteht. Für die Kommunikation zwischen der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe und der ECU 200 können verschiedene Kommunikationsmittel verwendet werden, wobei z. B. das lokale Zusammenschaltungsnetz (LIN) als ein Typ des fahrzeuginternes Netzes verwendet wird.
Eine Leiterplatte 400 wird durch Umspritzen in der Messeinheit 331 einteilig vorgesehen, wenn das Gehäuse 302 geformt wird. Die Leiterplatte 400 enthält eine Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 zum Messen der Durchflussmenge des zu messenden Gases und eine Temperaturdetektionseinheit 451 zum Detektieren der Temperatur des zu messenden Gases. Die Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 enthält eine Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 und eine Verarbeitungseinheit 604. Die Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 und die Temperaturdetektionseinheit 451 sind an Positionen angeordnet, die dem zu messenden Gas ausgesetzt sind.
2 ist eine vergrößerte Ansicht der Leiterplatte 400. Die Leiterplatte 400 enthält einen Leiterplattenhauptkörper 401, einen ersten Vorsprung 403 und einen zweiten Vorsprung 450. Auf dem Leiterplattenhauptkörper 401 ist ein Mikrocomputer 415 angebracht, auf dem ersten Vorsprung 403 ist eine mit einem Kunstharzmaterial 418 bedeckte Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 angebracht und auf dem zweiten Vorsprung 540 ist eine Temperaturdetektionseinheit 451 angebracht. Der Mikrocomputer 415 ist durch eine (nicht gezeigte) Signalleitung mit der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 und der Temperaturdetektionseinheit 451 verbunden. Die Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 enthält ein Heizelement 608, das im Folgenden beschrieben wird, und misst die Durchflussmenge, wenn das Heizelement 608 in einem Heizzustand mit dem zu messenden Fluid in Kontakt gelangt. Ein Drucksensor 421 und ein Feuchtigkeitssensor 422, die die Abtastelemente sind, sind auf der Rückseite des Leiterplattenhauptkörpers 401 vorgesehen.
(Funktionskonfiguration)
3 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration der ECU 200 und der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe zeigt.
(200 ECU)
Die ECU 200, die mit der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe verbunden ist, enthält eine externe Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 und eine Durchflussmengen-Empfangseinheit 202. In der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 wird die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 durch einen vorgegebenen Betriebsalgorithmus betrieben und wird der Steuerzustand des Heizelements 608, das in der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe enthalten ist, angewiesen. Spezifisch wird das Heizelement 608 zu einem Heizzustand oder einem Heizunterdrückungszustand gesteuert. Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gibt den Messwert jedoch ungeachtet des Steuerzustands des Heizelements 608 an die ECU 200 aus.
(Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe)
Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe enthält eine Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 und einen Mikrocomputer 415, der einen Ausgangswert der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 verarbeitet. Im Folgenden werden die Funktionskonfigurationen der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 und des Mikrocomputers 415 beschrieben. Jede in der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 bereitgestellte Funktion wird durch einen entsprechenden Teil der Hardware oder Software erreicht, wie im Folgenden beschrieben wird. Jede im Mikrocomputer 415 bereitgestellte Funktion wird durch eine Hardware-Schaltung erreicht. Die im Mikrocomputer 415 bereitgestellten Funktionen können jedoch durch eine Software-Verarbeitung erreicht werden.
(Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601)
Die Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 enthält eine Verarbeitungseinheit 604 und eine Durchflussmengen-Detektionseinheit 602.
Die Verarbeitungseinheit 604 enthält eine interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833, eine Heizsteuerbrücke 640 und eine CPU 612, die eine Zentraleinheit ist. Die Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 enthält ein Heizelement 608 und eine Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650. Die Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 steuert das Heizelement 608 gemäß der Anweisung einer im Folgenden beschriebenen internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832, die im Mikrocomputer 415 vorgesehen ist, und gibt die Messwerte an eine Kennlinie 835 für die aufsteigende Seite der Temperatur, eine Kennlinie 836 für die absteigende Seite der Temperatur und die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 aus. Die Ausgabe des Messwertes wird jedoch ungeachtet des Anweisungsinhalts der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 ausgeführt.
Die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 der Verarbeitungseinheit 604 ist eine Hardware, die mit einer Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit 830 kommuniziert. Die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 veranlasst die Heizsteuerbrücke 640, das Heizelement 608 gemäß der Anweisung der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 zu steuern. Spezifisch weist die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 im Steuerzustand das Schalten zwischen dem Heizzustand und dem Heizunterdrückungszustand an. Wenn von der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 angewiesen wird, in den Heizzustand zu schalten, veranlasst die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 die Heizsteuerbrücke 640, den Heizwert des Heizelements 608 so zu steuern, dass die Temperatur des zu messenden Gases um eine vorgegebene Temperatur, z. B. 100 °C, höher als die Anfangstemperatur ist. Diese Steuerung wird als die Steuerung des „Heizzustands“ bezeichnet.
Wenn von der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 angewiesen wird, in den Heizunterdrückungszustand zu schalten, führt die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 die Steuerung aus, um die Heizsteuerbrücke 640 daran zu hindern, das Heizelement 608 zu erwärmen. Diese Steuerung wird als die Steuerung des „Heizunterdrückungszustands“ bezeichnet. Zusätzlich steuert die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 die Leistungsversorgung des Heizelements 608 gemäß der Anweisung der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832. Spezifisch führt die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 dem Heizelement 608 Leistung zu, wenn der Heizzustand angewiesen ist, während sie die Leistungsversorgung zum Heizelement 608 abstellt, wenn der Heizunterdrückungszustand angewiesen wird.
Die Heizsteuerbrücke 640 der Verarbeitungseinheit 604 ist eine Brückenschaltung, die vier Widerstandstemperaturdetektoren enthält. Die Heizsteuerbrücke 640 wird durch das Heizelement 608 über das zu messende Gas erwärmt, wobei sich der Widerstandswert ändert. Wenn der Heizzustand angewiesen ist, überwacht die CPU 612 den Widerstandswert der Heizsteuerbrücke 640, wobei sie den Heizwert des Heizelements 608 so steuert, dass die Temperatur des zu messenden Gases um eine vorgegebene Temperatur, z. B. 100 °C, höher als die Anfangstemperatur wird. Wenn der Heizunterdrückungszustand angewiesen ist, steuert die CPU 612 den Heizwert des Heizelements 608 so, dass das Heizelement 608 keine Wärme erzeugt. Die CPU 612 erreicht die oben beschriebenen Funktionen durch das Entpacken eines in einem (nicht gezeigten) ROM gespeicherten Programms in einen (nicht gezeigten) RAM und das Ausführen des Programms. Wenn jedoch der Heizunterdrückungszustand angewiesen ist, muss die CPU 612 keine Steuerung ausführen.
Die Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 der Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 ist eine Brückenschaltung, die vier Widerstandstemperaturdetektoren enthält. Diese vier Widerstandstemperaturdetektoren sind entlang der Strömung des zu messenden Gases angeordnet. Spezifischer sind zwei Widerstandstemperaturdetektoren auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Heizelements 608 im Strömungsweg des zu messenden Gases angeordnet, während die anderen beiden auf der stromabwärts gelegenen Seite des Heizelements 608 im Strömungsweg des zu messenden Gases angeordnet sind. Die Strömung des zu messenden Gases verursacht deshalb, dass der auf der stromaufwärts gelegenen Seite des Heizelements 608 installierte Widerstandstemperaturdetektor gekühlt wird, während der auf der stromabwärts gelegenen Seite des Heizelements 608 installierte Widerstandstemperaturdetektor durch das durch das Heizelement 608 erwärmte zu messende Gas erwärmt wird. Die Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 gibt einen Unterschied zwischen den Temperaturen dieser Widerstandstemperaturdetektoren als eine Potentialdifferenz aus.
(Mikrocomputer 415)
Der Mikrocomputer 415 enthält eine Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit 830, eine Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten, eine Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837, eine Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838, einen ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800, einen ersten Durchflussmengenpuffer 801, einen zweiten Durchflussmengenpuffer 802, einen Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804, einen Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805, einen Frequenzanalyseblock 806, einen zweiten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809 und ein Durchflussmengen-Korrekturfilter 810.
(Mikrocomputer I Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit 830)
Die Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit 830 enthält eine externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831, die eine Anweisung von der in der ECU 200 enthaltenen externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 empfängt, und eine interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832. Die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 weist die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 an, den Steuerzustand des Heizelements 608 gemäß der über die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 übertragenen Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 zu ändern.
(Mikrocomputer I Heizelementsteuerkennlinie nach dem Schalten 834)
Die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten enthält eine Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur und eine Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur. Die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten führt eine Verarbeitung aus, wenn die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 einen Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand oder vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert. Wenn ein Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand detektiert wird, bezieht sich die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten auf die Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur und gibt die detektierte Durchflussmenge, wenn der Heizzustand stabilisiert ist, basierend auf der detektierten Durchflussmenge im Heizunterdrückungszustand aus. Wenn ein Wechsel vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert wird, bezieht sich die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten auf die Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur und gibt die detektierte Durchflussmenge, wenn der Heizunterdrückungszustand stabilisiert ist, basierend auf der detektierten Durchflussmenge im Heizzustand aus. Es sollte angegeben werden, dass das oben beschriebene „wenn stabilisiert“ in „nach dem Einschwingen“ umformuliert werden kann. Das „Einschwingen“ wird im Folgenden beschrieben.
4 ist eine graphische Darstellung, die die Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur veranschaulicht, während 5 eine graphische Darstellung ist, die die Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur veranschaulicht. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, sind sowohl die Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur als auch die Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur Informationen, die die Übereinstimmung zwischen der detektierten Durchflussmenge vor dem Umschalten des Steuerzustandes und der detektierten Durchflussmenge nach dem Einschwingen angeben. Die 4 und 5 zeigen diese Entsprechungen in Form einer Tabelle, wobei aber das Ausdrucksverfahren nicht darauf eingeschränkt ist und z. B. durch einen approximativen Ausdruck ausgedrückt werden kann, der die Beziehung zwischen den beiden repräsentiert. Zusätzlich ist in den 4 und 5 die Temperatur vor dem Umschalten in Inkrementen von 10 Grad beschrieben, wobei aber die Temperatur in kleineren Temperaturinkrementen aufgezeichnet oder durch proportionale Ergänzung oder dergleichen ergänzt werden kann.
(Mikrocomputer | Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837)
Die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 überwacht eine Anweisung der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 und detektiert einen Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand und einen Wechsel vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand. Als Nächstes bestimmt die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837, welchem der folgenden ersten bis dritten Zustände der aktuelle Zustand entspricht. Dann überträgt die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 den bestimmten Zustand an die Heizelementsteuerkennlinie nach dem Schalten 834, an die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 und an den ersten Durchflussmengen puffer 801.
Der erste Zustand ist ein Zustand innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums Tres, unmittelbar nachdem ein Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand detektiert worden ist. Der zweite Zustand ist ein Zustand innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums Tres, unmittelbar nachdem ein Wechsel vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert worden ist. Der dritte Zustand ist ein weiterer Zustand, mit anderen Worten, ein Zustand, in dem ein vorgegebener Zeitraum Tres oder mehr vergangen ist, seit ein Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand detektiert worden ist, und ein vorgegebener Zeitraum Tres oder mehr vergangen ist, seit ein Wechsel vom Heizzustand in den Heizunterdrückungszustand detektiert worden ist. Der vorgegebene Zeitraum Tres ist ein Zeitraum, der aus dem Temperaturverhalten des Heizelements 608 und der Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 erhalten wird und der durch ein im Voraus ausgeführtes Experiment berechnet wird, wobei die Information im Mikrocomputer 415 gespeichert sind.
(Mikrocomputer I Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838)
Die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 wählt irgendeines der drei Signale gemäß der Bestimmung der Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 aus und gibt es aus. Die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 wählt einen Durchflussmengenwert aus, der aus der Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur für einen vorgegebenen Zeitraum Tres erhalten wird, unmittelbar nachdem ein Wechsel vom Heizunterdrückungszustand, der der erste Zustand ist, zum Heizzustand angewiesen worden ist. Die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 wählt einen Durchflussmengenwert aus, der aus der Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur für einen vorgegebenen Zeitraum Tres erhalten wird, unmittelbar nachdem ein Wechsel vom Heizzustand, der der zweite Zustand ist, zum Heizunterdrückungszustand angewiesen worden ist. Im dritten Zustand wählt die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 die detektierte Durchflussmenge, d. h., die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601, aus. Es sollte angegeben werden, dass im Folgenden die Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 außerdem als ein „Schätzwert“ bezeichnet wird.
(Mikrocomputer I erster Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800)
Der erste Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800 verleiht dem durch die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 ausgewählten Durchflussmengensignal eine Soll-Kennlinie. Der erste Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800 gibt einen Durchflussmengenwert, der die Kennlinie verleiht, an den ersten Durchflussmengenpuffer 801, den zweiten Durchflussmengenpuffer 802, die erste Filterauswahleinheit 807, das Filter 811 mit gleitendem Mittelwert, das Tiefpassfilter 812 und das Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813 aus.
Die 6 und 7 sind graphische Darstellungen, die den Betrieb des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 veranschaulichen. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Ausgangskennlinie der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 veranschaulicht, während 7 eine graphische Darstellung ist, die die Ausgangskennlinie des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt ist, tendiert das Ausgangssignal der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 dazu, mit der Zunahme der tatsächlichen Durchflussmenge monoton zuzunehmen, wobei aber die Zunahme der Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 bezüglich der Zunahme der tatsächlichen Durchflussmenge nicht notwendigerweise konstant ist, wobei die Verarbeitung im Mikrocomputer 415 behindert wird. Deshalb verleiht der erste Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800 dem durch die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 ausgewählten Durchflussmengensignal eine Soll-Kennlinie, so dass es die in 7 gezeigte Kennlinie aufweist.
(Mikrocomputer I erster Durchflussmengenpuffer 801)
Der erste Durchflussmengenpuffer 801 speichert vorübergehend den Ausgabewert des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800. Der erste Durchflussmengenpuffer 801 hält den durch den ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 800 umgesetzten Durchflussmengenwert während wenigstens der Pulsationsperiode der Durchflussmenge seit der letzten Ausgabe. Es sollte angegeben werden, dass die Pulsationsperiode der Durchflussmenge durch eine Berechnung eines im Folgenden beschriebenen Frequenzanalyseblocks 806 erhalten wird. Wenn die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 einen Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand oder vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert, verwirft der erste Durchflussmengenpuffer 801 den gehaltenen Inhalt, wobei er die Akkumulation neu startet.
(Mikrocomputer I zweiter Durchflussmengenpuffer 802)
Der zweite Durchflussmengenpuffer 802 speichert vorübergehend wenigstens so viele Ausgabewerte des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 wie der erste Durchflussmengenpuffer 801. Der zweite Durchflussmengenpuffer 802 löscht die alten Ausgabewerte, wenn die Anzahl der gespeicherten Ausgabewerte eine vorgegebene Anzahl übersteigt.
(Mikrocomputer I Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge)
Der Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge bezieht sich auf den ersten Durchflussmengenpuffer 801 und berechnet den Durchschnittswert der Ausgabewerte des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800. Der Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge gibt ein Berechnungsergebnis an den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805, die zweite Filterauswahleinheit 808 und das Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813 aus.
(Mikrocomputer I Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804)
Der Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 berechnet die Differenz zwischen dem Maximalwert des im ersten Durchflussmengenpuffer 801 gespeicherten Durchflussmengenwertes und dem Minimalwert des im ersten Durchflussmengenpuffer 801 gespeicherten Durchflussmengenwertes als den Amplitudenbetrag. Der Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 gibt ein Berechnungsergebnis an den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 aus.
(Mikrocomputer I Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805)
Der Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnet das Amplitudenverhältnis durch das Teilen des durch den Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 berechneten Amplitudenbetrags durch den durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechneten Durchschnittswert der Durchflussmenge. Der Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 gibt das Berechnungsergebnis an die erste Filterauswahleinheit 807 und das Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813 aus.
(Mikrocomputer I Frequenzanalyseblock 806)
Der Frequenzanalyseblock 806 erhält durch das Ausführen einer diskreten Fourier-Transformation an dem im zweiten Durchflussmengenpuffer 802 gespeicherten Durchflussmengenwert ein Spektrum für jede Analysefrequenz. Es sollte angegeben werden, dass die Analysefrequenz basierend auf der Kennlinie des zu messenden Fluids bestimmt wird, das ein Messziel der bereits bekannten Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe ist. Wenn das zu messende Fluid z. B. das Abgas der Kraftmaschine ist, wird die Messfrequenz aus der Anzahl der Zylinder der Kraftmaschine und dem Drehzahlbereich der Kraftmaschine berechnet. Zusätzlich ist die für jede Analysefrequenz erhaltene Leistungsspektrumdichte auf die dominierende Frequenz bezogen, d. h., die Frequenz mit der maximalen Leistungsspektrumdichte wird als die Pulsationsfrequenz des zu messenden Gases festgelegt. Der Kehrwert der Pulsationsfrequenz ist die Pulsationsperiode, die die Anzahl der durch den ersten Durchflussmengenpuffer 801 vorübergehend aufgezeichneten Durchflussmengenwerte bestimmt. Der Frequenzanalyseblock 806 gibt die Pulsationsfrequenz an die erste Filterauswahleinheit 807 aus.
(Mikrocomputer I zweiter Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809)
Der zweite Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809 verleiht dem Ausgangswert nach dem Durchflussmengen-Korrekturfilter eine Soll-Kennlinie, um in einem späteren Schritt die Berechnung unter Verwendung der Ausgabe der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe zu fördern. Das heißt, die Berechnung des zweiten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 809 verleiht eine Kennlinie gemäß der ECU 200, in der die Nachbearbeitung ausgeführt wird.
(Mikrocomputer I Durchflussmengen-Korrekturfilter 810)
Das Durchflussmengen-Korrekturfilter 810 enthält ein Filter 811 mit gleitendem Mittelwert, ein Tiefpassfilter 812, eine erste Filterauswahleinheit 807, eine zweite Filterauswahleinheit 808 und ein Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813. Das Filter 811 mit gleitendem Mittelwert berechnet einen gleitenden Mittelwert mit einer vorgegebenen Abtastanzahl am Ausgang des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 als ein Verarbeitungsziel und gibt den gleitenden Mittelwert an die zweite Filterauswahleinheit 808 aus. Das Tiefpassfilter 812 wendet ein vorgegebenes Tiefpassfilter auf den Ausgang des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 als ein Verarbeitungsziel an und gibt die Ausgabe an die zweite Filterauswahleinheit 808 aus.
Die erste Filterauswahleinheit 807 vergleicht das durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnete Amplitudenverhältnis mit einem Amplitudenverhältnisschwellenwert 807a und vergleicht die durch den Frequenzanalyseblock 806 berechnete Pulsationsfrequenz mit einem Frequenzschwellenwert 807b. Basierend auf diesen Vergleichen gibt die erste Filterauswahleinheit 807 die Ausgabe irgendeines des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800, der zweiten Filterauswahleinheit 808 und des Pulsationsfehler-Verringerungsfilters 813 an den zweiten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809 aus. Um sicherzugehen, kann die erste Filterauswahleinheit 807 die Ausgabe des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 an den zweiten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809 ohne irgendein Filter unverändert ausgeben.
Wenn das durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnete Amplitudenverhältnis größer als der Amplitudenverhältnisschwellenwert 807a ist und die durch den Frequenzanalyseblock 806 berechnete Pulsationsfrequenz größer als der Frequenzschwellenwert 807b ist, wählt die erste Filterauswahleinheit 807 die Ausgabe des Pulsationsfehler-Verringerungsfilters 813 aus. Wenn das durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnete Amplitudenverhältnis gleich dem oder kleiner als der Amplitudenverhältnisschwellwert 807a ist und der durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete Durchschnittswert der Durchflussmenge gleich dem oder kleiner als der Frequenzschwellwert 807b ist, wählt die erste Filterauswahleinheit 807 die Ausgabe der zweiten Filterauswahleinheit 808 aus. Wenn das durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnete Amplitudenverhältnis größer als der Amplitudenverhältnisschwellwert 807a ist und die durch den Frequenzanalyseblock 806 berechnete Pulsationsfrequenz gleich dem oder kleiner als der Frequenzschwellwert 807b ist und wenn das durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechnete Amplitudenverhältnis gleich dem oder kleiner als der Amplitudenverhältnisschwellwert 807a ist und der durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete Durchschnittswert der Durchflussmenge größer als der Frequenzschwellwert 807b ist, führt die erste Filterauswahleinheit 807 keine Filterung aus. Das heißt, in diesem Fall wird die Ausgabe des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 unverändert an den zweiten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock 809 ausgegeben.
Die zweite Filterauswahleinheit 808 vergleicht den durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechneten Durchschnittswert der Durchflussmenge mit einem Durchflussmengenschwellenwert 808a. Wenn der durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete Durchschnittswert der Durchflussmenge größer als der Durchflussmengenschwellenwert 808a ist, gibt die zweite Filterauswahleinheit 808 die Ausgabe des Tiefpassfilters 812 an die erste Filterauswahleinheit 807 aus. Wenn der durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete Durchschnittswert der Durchflussmenge gleich dem oder kleiner als der Durchflussmengenschwellenwert 808a ist, gibt die zweite Filterauswahleinheit 808 die Ausgabe des Filter 811 mit gleitendem Mittelwert an die erste Filterauswahleinheit 807 aus.
8 ist eine graphische Darstellung, die die Auswahl der ersten Filterauswahleinheit 807 und der zweiten Filterauswahleinheit 808 veranschaulicht. In 8 ist der Bereich hauptsächlich in vier Bereiche unterteilt, wobei der untere linke Bereich weiter in zwei Bereiche unterteilt ist. Die erste Filterauswahleinheit 807 bestimmt, welcher der vier großen Bereiche ausgewählt werden soll, während die zweite Filterauswahleinheit 808 bestimmt, welcher der beiden Bereiche im unteren linken Bereich ausgewählt werden soll. Folglich bewerten die beiden Filterauswahleinheiten die Größenbeziehung zwischen dem durch den Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805 berechneten Amplitudenverhältnis und dem Amplitudenverhältnisschwellenwert 807a, die Größenbeziehung zwischen der durch den Frequenzanalyseblock 806 berechneten Pulsationsfrequenz und dem Frequenzschwellenwert 807b und die Größenbeziehung zwischen dem durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechneten Durchschnittswert der Durchflussmenge und dem Durchflussmengenschwellenwert 808a.
(Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813)
Das Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813 verwendet die Ausgaben des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge, des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 und des Frequenzanalyseblocks 806, um einen Messwert zu berechnen, der durch das Verringern der Wirkung der Pulsation aus der Ausgabe des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 erhalten wird, und gibt den Messwert an die erste Filterauswahleinheit 807 aus. Spezifisch gibt das Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813 ein Signal aus, das durch das Addieren einer Frequenzkennlinien-Korrekturdurchflussmenge und einer Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturdurchflussmenge, die im Folgenden beschrieben werden, zur Ausgabe des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 erhalten wird.
Die Frequenzkennlinien-Korrekturdurchflussmenge ist ein Produkt aus der Frequenzkennlinienverstärkung und der Ausgabe des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge. Die Frequenzkennlinienverstärkung wird basierend auf der Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 und der Ausgabe des Frequenzanalyseblocks 806 bezüglich einer vorgegebenen ersten Tabelle bestimmt. In der ersten Tabelle ist z. B. die Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 auf der horizontalen Achse beschrieben, während die Ausgabe des Frequenzanalyseblocks 806 auf der vertikalen Achse beschrieben ist. Bei Bedarf wird irgendeine Interpolationsberechnung, wie z. B. die Proportionalinterpolation, ausgeführt.
Die Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturdurchflussmenge ist das Produkt aus dem Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag der Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturverstärkung und der Frequenzkennlinien-Korrekturdurchflussmenge. Die Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturverstärkung wird basierend auf der Frequenzkennlinien-Korrekturdurchflussmenge und der Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 bezüglich einer vorgegebenen zweiten Tabelle bestimmt. In der zweiten Tabelle wird z. B. die Frequenzkennlinien-Korrekturdurchflussmenge auf der horizontalen Achse beschrieben, während die Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 auf der vertikalen Achse beschrieben wird.
Bei Bedarf wird irgendeine Interpolationsberechnung, wie z. B. die Proportionalinterpolation, ausgeführt. Es sollte angegeben werden, dass der „Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag“ der Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturverstärkung eine Differenz von 1 ist, wenn z. B. die Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturverstärkung „1,5“ ist, ist der Erhöhungs- oder Verringerungsbetrag der Durchflussmengenabhängigkeits-Korrekturverstärkung „0,5“.
(Betriebsbeispiel)
Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe detektiert die Einlassluftmenge der Brennkraftmaschine. Bei einem Fahrzeug mit eingebauter Start-Stopp-Funktion, einem Hybridfahrzeug oder dergleichen kann jedoch die Brennkraftmaschine gestoppt sein, wobei es einen Zeitraum gibt, während dessen keine Einlassluft vorhanden ist. Wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine gestoppt ist, gibt es eine Möglichkeit, dass die Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 durch das unverbrannte Gas verunreinigt wird, das von der Seite der Brennkraftmaschine die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe erreicht. Zusätzlich ist es denkbar, in einem Hybridfahrzeug oder dergleichen die Erwärmung des Heizelements 608 zu unterdrücken, um eine mit der Erwärmung des Heizelements 608 einhergehende Verschwendung der Leistungsaufnahme in einem Zustand zu verhindern, in dem es offensichtlich keine Einlassluft gibt. Wenn der Betrieb des Brennkraftmaschine wiederaufgenommen wird, kann ein Problem auftreten, falls die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 unverändert verwendet wird, wobei aber die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe dieses Problem löst.
9 ist eine graphische Darstellung, die ein Betriebsbeispiel der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe, spezifisch eine Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe veranschaulicht. Um jedoch die Wirkung der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe zu veranschaulichen, ist außerdem die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 gezeigt.
In 9 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse die Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 darstellt. In 9 gibt der Zeitpunkt t12 den Zeitpunkt an, zu dem der Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand geschaltet wird. Zusätzlich ist in den 9(a) und 9(b) die tatsächliche Durchflussmenge des zu messenden Fluids in dem in dem Diagramm dargestellten Bereich immer null, während in den 9(c) und 9(d) die tatsächliche Durchflussmenge des zu messenden Fluids in dem in dem Diagramm dargestellten Bereich ein konstanter Wert ist.
Die 9(a) und 9(c) zeigen die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601, während die 9(b) und 9(d) die Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 zeigen. Das heißt, das in 9(a) gezeigte Signal wird von der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 in den Mikrocomputer 415 eingegeben, während das in 9(b) gezeigte Signal durch die Verarbeitung der Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten, der Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 und der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 ausgegeben wird. Das gleiche gilt für die Beziehung zwischen 9(c) und 9(d).
Wie in 9(a) gezeigt ist, nimmt in einem Zustand, in dem die tatsächliche Durchflussmenge des zu messenden Fluids null ist, wenn der Steuerzustand des Heizelements 608 vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand geschaltet wird, der Durchflussmengenmesswert zum Schaltzeitpunkt t12 im hohen Maße zu, wobei er danach allmählich abnimmt und auf einem stationären Wert einschwingt. Der Zeitraum vom Zeitpunkt t12 bis zum Einschwingen des Durchflussmengenmesswertes ist Tres, wobei dieser Zeitraum das Temperaturverhalten des Heizelements 608 und der Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 repräsentiert. Es sollte angegeben werden, dass das Einschwingen z. B. bedeutet, einen Bereich von plus oder minus 2 % eines stationären Wertes zu erreichen. Dann schaltet, wie in 9(b) gezeigt ist, die Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 zum Zeitpunkt t12 sofort um, wobei es keine Übergangsänderung der Ausgabe gibt, wie in 9(a) gezeigt ist. Dies ist so, weil die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 die Ausgabe der Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten für den Zeitraum Tres seit dem Zeitpunkt t12 übernimmt und die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten die Ausgabe basierend auf dem Wert unmittelbar vor dem Zeitpunkt t12 bestimmt.
Zusätzlich kann, wie in den 9(c) und 9(d) gezeigt ist, die gleiche Wirkung bestätigt werden, wenn die Durchflussmenge des zu messenden Fluids einen konstanten Wert annimmt. Das heißt, die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 nimmt vom Zeitpunkt t12 allmählich zu, wie in 9(c) gezeigt ist, wobei die Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 zum Zeitpunkt t12 sofort umgeschaltet wird, wie in 9(d) gezeigt ist.
10 ist eine graphische Darstellung, die den Amplitudenbetrag in der gleichen Situation wie in 9 zeigt, d. h., die Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804. Zum Vergleich ist jedoch außerdem die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 gezeigt. Die 10(a) und 10(c) sind die gleichen wie die 9(a) und 9(c). 10(b) ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 in der gleichen Zeitreihe wie in 10(a) veranschaulicht. 10(d) ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 in der gleichen Zeitreihe wie in 10(c) veranschaulicht.
Die 10(b) und 10(d) sind immer null, wobei ersichtlich ist, dass die Werte gemäß der tatsächlichen Situation berechnet werden.
(Vergleichsbeispiel)
11 ist eine graphische Darstellung, die eine Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 veranschaulicht. In 11 stellt die horizontale Achse die Zeit dar, während die vertikale Achse den Durchflussmengenmesswert darstellt, der die Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 ist. In 11 gibt der Zeitpunkt t12 den Zeitpunkt des Schaltens vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand an, während t21 den Zeitpunkt des Schaltens vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand angibt. Zusätzlich ist in den 11(a) und 11(b) die Durchflussmenge des zu messenden Fluids in dem in dem Diagramm gezeigten Bereich immer null, während in den 11(c) und 11(d) die Durchflussmenge des zu messenden Fluids in dem in dem Diagramm gezeigten Bereich ein konstanter Wert ist.
Wie in 11(a) gezeigt ist, nimmt in einem Zustand, in dem die Durchflussmenge des zu messenden Fluids null ist, der Durchflussmengenmesswert, wenn das Heizelement 608 vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand geschaltet wird, zum Schaltzeitpunkt t12 im hohen Maße zu, wobei er danach allmählich auf einen stationären Wert einschwingt. Der Zeitraum vom Zeitpunkt t12 bis zum Einschwingen des Durchflussmesswertes ist Tres, wobei dieser Zeitraum das Temperaturverhalten des Heizelements 608 und der Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 repräsentiert. Es sollte angegeben werden, dass das Einschwingen z. B. bedeutet, einen Bereich von plus oder minus 2 % eines stationären Wertes zu erreichen. Jede der 11(b) bis 11(d) zeigt einen Übergangszustand wie in 17(a). Es sollte angegeben werden, dass der Zeitraum Tres bis zum Einschwingen nicht immer in jeder der 11(a) bis 11(d) übereinstimmt, wobei aber in diesem Fall der längste Zeitraum als Tres festgelegt wird.
12 ist eine graphische Darstellung, die eine Zeitreihenänderung der durchschnittlichen Durchflussmenge und des Amplitudenbetrags veranschaulicht. Zum Vergleich ist jedoch außerdem der Durchflussmengenmesswert gezeigt. Jede der 12(a) bis 12(c) ist eine graphische Darstellung, die den Durchflussmengenmesswert, die durchschnittliche Durchflussmenge und den Amplitudenbetrag veranschaulicht, wenn das Heizelement 608 in einem Zustand, in dem die Durchflussmenge des zu messenden Fluids null ist, vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand geschaltet wird. Jede der 12(d) bis 12(f) ist eine graphische Darstellung, die den Durchflussmengenmesswert, die durchschnittliche Durchflussmenge und den Amplitudenbetrag veranschaulicht, wenn das Heizelement 608 in einem Zustand, in dem die Durchflussmenge des zu messenden Fluids ein konstanter Wert ist, vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand geschaltet wird. Das heißt, 12(a) und 11(a) sind die gleichen und 12(d) und 11(c) sind die gleichen.
Die 12(b) und 12(e) können als die Ergebnisse des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge bezeichnet werden, der die Durchflussmengenmesswerte verarbeitet. Die 12(c) und 12(f) können als die Ergebnisse des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 bezeichnet werden, der die Durchflussmengenmesswerte verarbeitet. Wie in 12 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass, wenn der Durchflussmengenmesswert selbst bewertet wird, im Übergangszustand die durchschnittliche Durchflussmenge und der Amplitudenbetrag außerdem mit Werten berechnet werden, die von der tatsächlichen Situation abweichen.
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können die folgende Funktion und die folgende Wirkung erhalten werden.
(1) Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe enthält eine Durchflussmengen-Detektionseinheit 602, die ein Heizelement 608 enthält, um die Durchflussmenge des zu messenden Fluids zu messen, eine interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833, eine Heizsteuerbrücke 640 und eine CPU 612, die einen Steuerzustand des Heizelements 608 in einen Heizzustand und einen Heizunterdrückungszustand schalten, und einen Mikrocomputer 415, der den Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 verarbeitet. Wenn der Steuerzustand des Heizelements 608 umgeschaltet wird, gibt die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 des Mikrocomputers 415 einen Schätzwert, der basierend auf dem Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 vor dem Umschalten bestimmt wird, während eines vorgegebenen Zeitraums unmittelbar nach dem Umschalten aus. Weil die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 anstelle der Ausgabe der Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 selbst, die der Messwert gemäß dem Umschalten des Steuerzustands des Heizelements 608 ist, die Ausgabe der Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten ausgibt, wie in den 9(b) und 9(d) gezeigt ist, ist es möglich, eine Abnahme der Messgenauigkeit nach dem Umschalten des Steuerzustands des Heizelements 608, d. h., den Überhitzungszustand des Heizelements 608, zu verringern.
(2) Der Mikrocomputer 415 enthält einen ersten Durchflussmengenpuffer 801, der die Schätzwerte für einen vorgegebenen Zeitraum in der Vergangenheit vorübergehend aufzeichnet, einen Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge, der eine durchschnittliche Durchflussmenge, die ein Durchschnitt der Schätzwerte ist, bezüglich des ersten Durchflussmengenpuffers 801 berechnet, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804, der einen Amplitudenbetrag, der die Amplitude des Schätzwertes ist, bezüglich des ersten Durchflussmengenpuffers 801 berechnet, und einen Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock 805, der ein Amplitudenverhältnis unter Verwendung der Berechnungsergebnisse des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge und des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 berechnet. Der Mikrocomputer 415 enthält ferner einen Frequenzanalyseblock 806, der eine Frequenzanalyse des Schätzwertes ausführt und eine dominierende Frequenz in dem Schätzwert berechnet, und ein Pulsationsfehler-Verringerungsfilter 813, das einen Schätzwert ausgibt, bei dem die Wirkung der Pulsation in dem Schätzwert unter Verwendung der Ausgabe des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge, der Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804, der Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 und der Ausgabe des Frequenzanalyseblocks 806 verringert ist. Die Verwendung des Pulsationsfehler-Verringerungsfilters 813 ermöglicht es deshalb, dass die Wirkung der im Messwert enthaltenen Pulsation verringert wird.
(3) Der Mikrocomputer 415 enthält eine zweite Filterauswahleinheit 808, die einen gleitenden Mittelwert des Schätzwertes oder einen Wert, der durch das Anwenden eines Tiefpassfilters auf den Schätzwert basierend auf der Größenbeziehung zwischen der Ausgabe des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge und dem Durchflussmengenschwellenwert 808a erhalten wird, ausgibt, und eine erste Filterauswahleinheit 807, die basierend auf der Größenbeziehung zwischen der Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks 805 und dem Amplitudenverhältnisschwellenwert 807a und der Größenbeziehung zwischen der Ausgabe des Frequenzanalyseblocks 806 und dem Frequenzschwellenwert 807b irgendeines des Schätzwerts, der Ausgabe des Pulsationsfehler-Verringerungsfilters 813 und der Ausgabe der zweiten Filterauswahleinheit 808 ausgibt.
Deshalb ist es in einem Hochfrequenzzustand, in dem ein Pulsationsfehler aufgrund des Ansprechverhaltens der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 tendenziell groß ist, und in einem Zustand, in dem sich das durch die Verarbeitungseinheit 604 ausgegebene Signal dynamisch ändert, möglich, die Ansprechverzögerung zu korrigieren. Zusätzlich kann in einem Niederfrequenzzustand, in dem der Pulsationsfehler aufgrund des Ansprechverhaltens der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 klein ist und das durch die Verarbeitungseinheit 604 ausgegebene Signal selbst klein ist, eine relativ große Rauschkomponente gemäß der Größe des Signals selbst gesteuert werden. Zusätzlich ist es in einem Hochfrequenzzustand, in dem der Pulsationsfehler aufgrund des Ansprechverhaltens der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 wahrscheinlich groß ist, aber in einem Zustand, in dem die Änderung des durch die Verarbeitungseinheit 604 ausgegebenen Signals klein ist, und in einem Niederfrequenzzustand, in dem der Pulsationsfehler aufgrund des Ansprechverhaltens der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 klein ist, aber in einem Zustand, in dem die Änderung des durch die Verarbeitungseinheit 604 ausgegebenen Signals groß ist, möglich, dass die Filterverarbeitung nicht angewendet wird, weil die Reaktion mit dem Ansprechverhalten der Durchflussmengen-Detektionsschaltung 601 ausgeführt werden kann.
(4) Wenn der Steuerzustand des Heizelements 608 umgeschaltet wird, löscht der Mikrocomputer 415 den im ersten Durchflussmengenpuffer 801 aufgezeichneten Schätzwert. Deshalb ist es, wie in den 10(b) und 10(d) gezeigt ist, möglich, den Amplitudenbetrag gemäß der tatsächlichen Situation zu berechnen. Wenn das Heizelement 608 den im ersten Durchflussmengenpuffer 801 aufgezeichneten Schätzwert nicht löscht, selbst wenn der Steuerzustand umgeschaltet worden ist, gibt es ein folgendes Problem. Das heißt, wenn der Messwert, bevor der Steuerzustand umgeschaltet wird, im ersten Durchflussmengenpuffer 801 bleibt, wird er so behandelt, als ob sich der Messwert geändert hat, selbst wenn sich die tatsächliche Durchflussmenge nicht ändert, wobei der Amplitudenbetrag nicht länger null ist.
(5) Die Heizelementsteuerkennlinie 834 nach dem Schalten des Mikrocomputers 415 enthält eine Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur und eine Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur, die die Übereinstimmung zwischen dem Heizzustand und dem Heizunterdrückungszustand des Messwerts zum Zeitpunkt des Einschwingens in einen Zustand angeben, in dem die Durchflussmenge des zu messenden Fluids die gleiche ist. Der Mikrocomputer 415 bestimmt einen Schätzwert basierend auf dem Steuerzustand vor dem Umschalten des Steuerzustandes und dem Messwert vor dem Umschalten des Steuerzustandes bezüglich der Kennlinie 835 der Seite ansteigender Temperatur und der Kennlinie 836 der Seite absteigender Temperatur. Wenn sich die tatsächliche Durchflussmenge vor und nach dem Umschalten des Steuerzustandes des Heizelements 608 nicht ändert, kann veranlasst werden, dass der durch die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 ausgegebene Schätzwert der tatsächlichen Durchflussmenge entspricht, selbst wenn der Steuerzustand des Heizelements 608 umgeschaltet wird.
(6) Die Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 des Mikrocomputers 415 legt den Messwert als den Schätzwert fest, nachdem seit dem Umschalten des Steuerzustands des Heizelements 608 ein vorgegebener Zeitraum vergangen ist. Deshalb kann eine Änderung der tatsächlichen Durchflussmenge in der Ausgabe der Durchflussmengensignal-Auswahleinheit 838 nach dem Ablauf des Zeitraums Tres seit dem Umschalten des Steuerzustandes widergespiegelt werden.
(7) Der Mikrocomputer 415 enthält eine externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831, die ein Signal zum Steuern des Heizelements 608 von außen empfängt. Die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 ändert den Steuerzustand des Heizelements 608 basierend auf dem Betriebsbefehl der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831. Deshalb ist es möglich, gemäß einem Betriebsbefehl einer Vorrichtung unter Verwendung der Ausgabe der Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe 300 geeignet Leistung einzusparen. Wenn sich z. B. die ECU 200 unter Verwendung der Ausgabe der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe während eines bestimmten Zeitraums nicht auf die Ausgabe der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe bezieht, weist die ECU 200 die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe in den Heizunterdrückungszustand an, wodurch eine unnötige Erwärmung des Heizelements 608 vermieden werden kann.
(Modifikation 1)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform enthält der Mikrocomputer 415 die zweite Filterauswahleinheit 808, die irgendeines des Filters 811 mit gleitendem Mittelwert und des Tiefpassfilters 812 auswählt. Der Mikrocomputer 415 kann jedoch nur eines des Filters mit gleitenden Mittelwert 811 und des Tiefpassfilters 812 enthalten. In diesem Fall muss sogar die zweite Filterauswahleinheit 808 nicht enthalten sein.
(Modifikation 2)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform misst die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe die Durchflussmenge, die Temperatur, den Druck und die Feuchtigkeit. Das Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe muss jedoch nur wenigstens die Durchflussmenge messen und muss nicht wenigstens eine der anderen vier physikalischen Größen messen.
- Zweite Ausführungsform -
Eine zweite Ausführungsform der Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe wird bezüglich 13 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie jene in der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hauptsächlich die Unterschiede beschrieben werden. Die nicht besonders beschriebenen Punkte sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich insofern, als die im ersten Durchflussmengenpuffer gespeicherten Informationen, die auf der Ausgabe der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 basieren, nicht gelöscht werden.
13 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Hardware-Konfiguration und die Funktionskonfiguration der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe in der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen wie jene der ersten Ausführung, wobei aber die Operationen des ersten Durchflussmengenpuffers 801, des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge und des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 sich von jenen der ersten Ausführungsform unterscheiden. Zusätzlich unterscheidet sich die vorliegende Ausführungsform von der ersten Ausführungsform außerdem insofern, als eines der Ausgabeziele des Signals der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 vom ersten Durchflussmengenpuffer 801 zu dem Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge geändert ist.
Der erste Durchflussmengenpuffer 801 in der vorliegenden Ausführungsform empfängt kein Signal von der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832, wobei die Löschung der im ersten Durchflussmengenpuffer gespeicherten Informationen basierend auf der Ausgabe der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 wie in der ersten Ausführungsform nicht ausgeführt wird. Das heißt, der erste Durchflussmengenpuffer 801 in der vorliegenden Ausführungsform löscht den ältesten Ausgabewert nur, wenn es eine neue Ausgabe des ersten Durchflussmengenkennlinien-Einstellblocks 800 gibt, während in den anderen Fällen die Löschung nicht ausgeführt wird.
Der Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnet im Prinzip den Durchschnittswert der im ersten Durchflussmengenpuffer 801 gespeicherten Durchflussmengenwerte. Wenn die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 jedoch einen Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand oder vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert, berechnet der Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge den Durchschnittswert nur mit dem Bereich, in dem der Durchflussmengenwert nach der Detektion des Wechsels gehalten wird, als den Bezugsbereich.
Wie in der ersten Ausführungsform berechnet der Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 die Differenz zwischen dem Maximalwert des im ersten Durchflussmengenpuffer 801 gespeicherten Durchflussmengenwerts und dem Minimalwert des im ersten Durchflussmengenpuffer 801 gespeicherten Durchflussmengenwerts als den Amplitudenbetrag. Wenn die Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit 837 jedoch einen Wechsel vom Heizunterdrückungszustand zum Heizzustand oder vom Heizzustand zum Heizunterdrückungszustand detektiert, berechnet der Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 den Amplitudenbetrag nur mit dem Bereich, in dem der Durchflussmengenwert nach der Detektion des Wechsels gehalten wird, als den Bezugsbereich.
Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform können die gleiche Funktion und die gleiche Wirkung wie jene der ersten Ausführungsform erhalten werden.
-Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform der Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe wird bezüglich der 14 bis 15 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie jene in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hauptsächlich die Unterschiede beschrieben werden. Die nicht besonders beschriebenen Punkte sind die gleichen wie jene in der zweiten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hauptsächlich insofern, als die Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit 830 der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 nicht enthält. Es sollte angegeben werden, dass die Operationen des ersten Durchflussmengenpuffers 801 und des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform sein können.
14 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Die Hardware-Konfiguration der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform. Die Funktionskonfiguration der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform. Die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 ist entfernt, eine Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge ist hinzugefügt und der Betrieb der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 ist anders.
Die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge bestimmt unter Verwendung des berechneten Werts des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge und des berechneten Werts des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804, ob die in der Durchflussmengen-Detektionseinheit 602 detektierte Durchflussmenge ein Wert ist, der null angibt, mit anderen Worten, ob die tatsächliche Durchflussmenge null ist. Dann weist die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge die Steuerung des Heizzustands an, wenn bestimmt wird, dass die tatsächliche Durchflussmenge nicht null ist, während sie die Steuerung des Heizunterdrückungszustands anweist, wenn bestimmt wird, dass die tatsächliche Durchflussmenge null ist. Die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge bestimmt das Vorhandensein oder das Fehlen der tatsächlichen Durchflussmenge aus dem berechneten Wert des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge und dem berechneten Wert des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804, wie im Folgenden beschrieben wird.
15 ist eine graphische Darstellung, die einen Umriss des Betriebs der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge veranschaulicht. Die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge vergleicht den berechneten Wert des Berechnungsblocks 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge mit einem Schwellenwert 845a der durchschnittlichen Durchflussmenge und vergleicht den berechneten Wert des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 mit einem Amplitudenbetragsschwellenwert 845b. Wenn bestimmt wird, dass sich beide unter dem Schwellenwert befinden, dann bestimmt die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, dass die tatsächliche Durchflussmenge null ist, wobei sie die Steuerung des Heizunterdrückungszustands anweist, während sie in anderen Fällen bestimmt, dass die tatsächliche Durchflussmenge nicht null ist, wobei sie die Steuerung des Heizzustands anweist. Das Vorhandensein oder das Fehlen der tatsächlichen Durchflussmenge, das durch die Einheit 839 zur Bestimmung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Durchflussmenge bestimmt wird, bedeutet jedoch nicht streng null, sondern bedeutet „relativ klein“.
Wenn spezifisch die durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete durchschnittliche Durchflussmenge größer als der Schwellenwert 845a der durchschnittlichen Durchflussmenge ist oder wenn der berechnete Wert des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 größer als der Amplitudenbetragsschwellenwert 845b ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, dass die tatsächliche Durchflussmenge nicht null ist, wobei sie die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 anweist, den Heizzustand zu steuern. Wenn die durch den Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge berechnete durchschnittliche Durchflussmenge gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert 845a der durchschnittlichen Durchflussmenge ist und der berechnete Wert des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks 804 gleich dem oder kleiner als der Amplitudenbetragsschwellenwert 845b ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, dass die tatsächliche Durchflussmenge null ist, wobei sie die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 anweist, den Heizunterdrückungszustand zu steuern.
Gemäß der oben beschriebenen dritten Ausführungsform können die folgende Funktion und die folgende Wirkung erhalten werden.
(1) Die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe enthält einen ersten Durchflussmengenpuffer 801, einen Berechnungsblock 803 der durchschnittlichen Durchflussmenge, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock 804 und eine Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, die das Vorhandensein oder das Fehlen der Durchflussmenge des zu messenden Fluids bestimmt und über die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 einen Betriebsbefehl an die Heizsteuerbrücke 640 und die CPU 612 ausgibt.
Die Heizsteuerbrücke 640 und die CPU 612 arbeiten basierend auf dem Betriebsbefehl der Bestimmungseinheit 389 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge. Wenn die durchschnittliche Durchflussmenge gleich dem oder kleiner als der Schwellenwert der durchschnittlichen Durchflussmenge 845a ist und der Amplitudenbetrag gleich dem oder kleiner als der Amplitudenbetragsschwellenwert 845b ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, dass die Durchflussmenge des zu messenden Fluids gleich null ist, wobei sie die Steuerung des Heizunterdrückungszustands anweist. Wenn die durchschnittliche Durchflussmenge größer als der Schwellenwert 845a der durchschnittlichen Durchflussmenge ist oder wenn der Amplitudenbetrag größer als der Amplitudenbetragsschwellenwert 845b ist, bestimmt die Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, dass die Durchflussmenge des zu messenden Fluids nicht null ist, wobei sie die Steuerung des Heizzustands anweist. Weil die Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe das Heizelement 608 steuert, ohne eine Betriebsanweisung von der externen ECU 200 zu erhalten, wird deshalb eine Steuerung gemäß einer echten Umgebung möglich, wobei eine weitere Verbesserung der Antiverunreinigungseigenschaft der Durchflussmengen-Detektionsbrücke 650 und eine weitere Einsparung der Leistungsaufnahme erreicht werden.
-Vierte Ausführungsform-
Eine vierte Ausführungsform der Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe wird bezüglich 16 beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten wie jene in den ersten bis dritten Ausführungsformen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hauptsächlich die Unterschiede beschrieben werden. Die nicht besonders beschriebenen Punkte sind die gleichen wie jene in der ersten Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform hauptsächlich insofern, als außerdem die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 enthalten ist.
16 ist eine graphische Darstellung, die eine Konfiguration einer Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht. Die Hardware-Konfiguration der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die gleiche wie die der dritten Ausführungsform. Die Funktionskonfiguration der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der der dritten Ausführungsform und unterscheidet sich von der der dritten Ausführungsform insofern, als die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 hinzugefügt worden ist und als der Betrieb der internen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 anders ist.
Der Betrieb der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 ist der gleiche wie der der ersten Ausführungsform. Die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 weist die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 833 an, den Steuerzustand des Heizelements 608 gemäß der über die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit 831 übertragenen Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 und der Anweisung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge zu ändern. Wenn die Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 und die Anweisung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge verschieden sind, gibt die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 der Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 die Priorität.
Gemäß der oben beschriebenen vierten Ausführungsform kann sie nicht nur durch das Verbinden mit einer ECU, die die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 enthält, verwendet werden, sondern sie kann außerdem durch das Verbinden mit einer ECU, die die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 nicht enthält, verwendet werden. Wenn die anzuschließende ECU die externe Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 enthält, gibt der Betrieb des Heizelements 608 der Anweisung der ECU die Priorität, so dass es möglich ist, gemäß dem Betrieb der ECU Leistung einzusparen.
(Modifikation der vierten Ausführungsform)
Wenn in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform die Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 und die Anweisung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge verschieden sind, gibt die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 der Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 die Priorität. Wenn die Anweisung der externen Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 201 und die Anweisung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge verschieden sind, kann jedoch die interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit 832 der Anweisung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge die Priorität geben. Weil der Übergang zum Heizunterdrückungszustand durch die Bestimmung der Bestimmungseinheit 839 des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge ausgeführt wird, kann die Leistungsaufnahme der Detektionsvorrichtung 300 für eine physikalische Größe gemäß der vorliegenden Änderung verringert werden.
Jede der oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen können miteinander kombiniert werden. Obwohl oben verschiedene Ausführungsformen und Modifikationen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Inhalte eingeschränkt. Andere Aspekte, die im Schutzumfang der technischen Idee der vorliegenden Erfindung denkbar sind, sind außerdem im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Bezugszeichenliste

200: elektronische Steuereinheit
300: Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe
415: Mikrocomputer
601: Durchflussmengen-Detektionsschaltung
602: Durchflussmengen-Detektionseinheit
604: Verarbeitungseinheit
608: Heizelement
612: CPU
640: Heizsteuerbrücke
650: Durchflussmengen-Detektionsbrücke
800: erster Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock
801: erster Durchflussmengenpuffer
803: Berechnungsblock der durchschnittlichen Durchflussmenge
804: Amplitudenbetrag-Berechnungsblock
805: Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock
806: Frequenzanalyseblock
807: erste Filterauswahleinheit
808: zweite Filterauswahleinheit
809: zweiter Durchflussmengenkennlinien-Einstellblock
810: Durchflussmengen-Korrekturfilter
811: Filter mit gleitendem Mittelwert
812: Tiefpassfilter
813: Pulsationsfehler-Verringerungsfilter
830: Heizelementsteuerungs-Verarbeitungseinheit
831: externe Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit
832: interne Heizelementsteuerungs-Anweisungseinheit
833: interne Heizelementsteuerungs-Anweisungsempfangseinheit
834: Heizelementsteuerkennlinie nach dem Schalten
835: Kennlinie der Seite ansteigender Temperatur
836: Kennlinie der Seite absteigender Temperatur
837: Heizelementsteuerungs-Schaltsteuerungsverarbeitungseinheit
839: Bestimmungseinheit des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003240619 A [0003]

Claims

Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe, die umfasst: eine Durchflussmengen-Detektionseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein Heizelement enthält, um eine Durchflussmenge eines zu messenden Fluids zu messen; eine Heizelement-Steuereinheit, die konfiguriert ist, einen Steuerzustand des Heizelements zu irgendeinem eines Heizzustands und eines Heizunterdrückungszustands zu schalten; und eine Signalverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, einen Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit zu verarbeiten, wobei dann, wenn die Heizelement-Steuereinheit den Steuerzustand umschaltet, die Signalverarbeitungseinheit einen Schätzwert, der basierend auf einem Messwert der Durchflussmengen-Detektionseinheit vor dem Umschalten bestimmt worden ist, während eines vorgegebenen Zeitraums unmittelbar nach dem Umschalten verarbeitet.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungseinheit enthält: einen Puffer, der konfiguriert ist, den Schätzwert für einen vorgegebenen Zeitraum in einer Vergangenheit vorübergehend aufzuzeichnen, einen Berechnungsblock der durchschnittlichen Durchflussmenge, der konfiguriert ist, eine durchschnittliche Durchflussmenge, die ein Durchschnitt der Schätzwerte ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock, der konfiguriert ist, einen Amplitudenbetrag, der eine Amplitude des Schätzwerts ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, einen Amplitudenverhältnis-Berechnungsblock, der konfiguriert ist, ein Amplitudenverhältnis unter Verwendung eines Berechnungsergebnisses des Berechnungsblocks der durchschnittlichen Durchflussmenge und des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks zu berechnen, einen Frequenzanalyseblock, der konfiguriert ist, eine Frequenzanalyse des Schätzwertes auszuführen, um eine dominierende Frequenz in dem Schätzwert zu berechnen, und ein Pulsationsfehler-Verringerungsfilter, das konfiguriert ist, einen Schätzwert auszugeben, bei dem die Wirkung der Pulsation auf den Schätzwert unter Verwendung einer Ausgabe des Berechnungsblocks der durchschnittlichen Durchflussmenge, einer Ausgabe des Amplitudenbetrag-Berechnungsblocks, einer Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks und einer Ausgabe des Frequenzanalyseblocks verringert ist.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 2, wobei die Signalverarbeitungseinheit ferner enthält: eine zweite Filterauswahleinheit, die konfiguriert ist, einen gleitenden Mittelwert der Schätzwerte oder einen Wert, der durch Anwenden eines Tiefpassfilters auf die Schätzwerte basierend auf einer Größenbeziehung zwischen einer Ausgabe des Berechnungsblocks der durchschnittlichen Durchflussmenge und einem vorgegebenen ersten Schwellenwert erhalten wird, auszugeben, und eine erste Filterauswahleinheit, die konfiguriert ist, irgendeines des Schätzwerts, einer Ausgabe des Pulsationsfehler-Verringerungsfilters und einer Ausgabe der zweiten Filterauswahleinheit basierend auf einer Größenbeziehung zwischen einer Ausgabe des Amplitudenverhältnis-Berechnungsblocks und einem vorgegebenen zweiten Schwellenwert und einer Größenbeziehung zwischen einer Ausgabe des Frequenzanalyseblocks und einem vorgegebenen dritten Schwellenwert auszugeben.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 2, wobei dann, wenn die Heizelement-Steuereinheit den Steuerzustand umschaltet, die Signalverarbeitungseinheit einen in dem Puffer aufgezeichneten Schätzwert löscht oder einen Bezugsbereich des Puffers auf einen Schätzwert begrenzt, der aufgezeichnet wird, nachdem der Steuerzustand umgeschaltet worden ist.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungseinheit Durchflussmengen-Übereinstimmungsinformationen enthält, die eine Übereinstimmung zwischen einem Heizzustand und einem Heizunterdrückungszustand des Messwerts zu einem Zeitpunkt des Einschwingens in einem Zustand angeben, in dem eine Durchflussmenge des zu messenden Fluids völlig gleich ist, und wobei die Signalverarbeitungseinheit den Schätzwert basierend auf einem Steuerzustand vor dem Umschalten des Steuerzustands und einem Messwert vor dem Umschalten des Steuerzustands bezüglich der Durchflussmengen-Übereinstimmungsinformationen bestimmt.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, wobei die Signalverarbeitungseinheit den Messwert als den Schätzwert festlegt, nachdem der vorgegebene Zeitraum vergangen ist.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, die ferner einer Signalempfangseinheit umfasst, die konfiguriert ist, ein Signal zum Steuern des Heizelements von außen zu empfangen, und wobei die Heizelementsteuereinheit die Steuerung des Heizelements basierend auf dem Signal ändert.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, die ferner umfasst: einen Puffer, der konfiguriert ist, einen Messwert für einen vorgegebenen Zeitraum in einer Vergangenheit vorübergehend aufzuzeichnen, einen Berechnungsblock der durchschnittlichen Durchflussmenge, der konfiguriert ist, eine durchschnittliche Durchflussmenge, die ein Durchschnitt der Durchflussmengen ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock, der konfiguriert ist, einen Amplitudenbetrag, der eine Amplitude einer Durchflussmenge ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, die konfiguriert ist, das Vorhandensein oder das Fehlen einer Durchflussmenge des zu messenden Fluids zu bestimmen, um einen Betriebsbefehl an die Heizelement-Steuereinheit auszugeben, wobei die Heizelement-Steuereinheit basierend auf dem Betriebsbefehl arbeitet, und wobei die Bestimmungseinheit des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge bestimmt, dass eine Durchflussmenge des zu messenden Fluids null ist, und die Heizelement-Steuereinheit veranlasst, eine Steuerung zu dem Heizunterdrückungszustand auszuführen, wenn die durchschnittliche Durchflussmenge gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener erster Schwellenwert ist und der Amplitudenbetrag gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist, und bestimmt, dass eine Durchflussmenge des zu messenden Fluids nicht null ist, und die Heizelement-Steuereinheit veranlasst, eine Steuerung zu dem Heizzustand auszuführen, wenn die durchschnittliche Durchflussmenge größer als ein vorgegebener erster Schwellenwert ist oder der Amplitudenbetrag größer als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Signalempfangseinheit, die konfiguriert ist, ein Signal zum Steuern des Heizelements von außen zu empfangen, einen Puffer, der konfiguriert ist, einen Messwert für einen vorgegebenen Zeitraum in einer Vergangenheit vorübergehend aufzuzeichnen, einen Berechnungsblock der durchschnittlichen Durchflussmenge, der konfiguriert ist, eine durchschnittliche Durchflussmenge, die ein Durchschnitt der Durchflussmengen ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, einen Amplitudenbetrag-Berechnungsblock, der konfiguriert ist, einen Amplitudenbetrag, der eine Amplitude einer Durchflussmenge ist, bezüglich des Puffers zu berechnen, und eine Bestimmungseinheit des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge, die konfiguriert ist, das Vorhandensein oder das Fehlen einer Durchflussmenge des zu messenden Fluids zu bestimmen, um einen Betriebsbefehl an die Heizelement-Steuereinheit auszugeben, wobei die Heizelement-Steuereinheit basierend auf dem Signal und dem Betriebsbefehl arbeitet, und wobei die Bestimmungseinheit des Vorhandenseins oder Fehlens einer Durchflussmenge bestimmt, dass das zu messende Fluid null ist, und die Heizelement-Steuereinheit veranlasst, eine Steuerung zu dem Heizunterdrückungszustand auszuführen, wenn die durchschnittliche Durchflussmenge gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener erster Schwellenwert ist und der Amplitudenbetrag gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist, und bestimmt, dass das zu messende Fluid nicht null ist, und die Heizelement-Steuereinheit veranlasst, eine Steuerung zu dem Heizzustand auszuführen, wenn die durchschnittliche Durchflussmenge größer als ein vorgegebener erster Schwellenwert ist oder der Amplitudenbetrag größer als ein vorgegebener zweiter Schwellenwert ist.
Detektionsvorrichtung für eine physikalische Größe nach Anspruch 9, wobei die Heizelement-Steuereinheit das Signal gegenüber dem Betriebsbefehl priorisiert.