DE112019000573T5

DE112019000573T5 - Luftströmungsratenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE112019000573T5
Application number: DE112019000573.1T
Authority: DE
Inventors: Junzo Yamaguchi; Noboru Kitahara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-29
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-10-15
Also published as: US20200340839A1; JP2019132600A; WO2019146495A1

Abstract

Eine Verarbeitungseinheit (80) verarbeitet eine Signalausgabe einer Sensoreinheit (70), die ein Signal ausgeben kann, das einer Ansaugluftmenge entspricht, die eine Menge einer Ansaugluft, die durch einen Ansaugströmungspfad einer Verbrennungsmotors strömt, ist. Die Verarbeitungseinheit (80) weist einen Vorabverarbeitungsabschnitt (810) und einen Glättungsverarbeitungsabschnitt (830) auf. Der Vorabverarbeitungsabschnitt (810) führt eine Vorabverarbeitung über die Signalausgabe der Sensoreinheit (70) aus, um eine Antwortverzögerung zu kompensieren. Der Glättungsabschnitt (830) führt eine Glättungsverarbeitung über das Signal aus, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt (810) verarbeitet wurde.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung No. 2018-012543 , eingereicht am 29. Januar 2018, deren Offenbarung vollinhaltlich durch Bezugnahme aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Luftströmungsratenmessvorrichtung.
HINTERGUND
Eine Luftströmungsratenmessvorrichtung misst eine Ansaugluftmenge, welche eine Menge einer Ansaugluft ist, die durch einen Ansaugdurchlass eines Verbrennungsmotors strömt. Zum Beispiel führt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung, die im Patentdokument 1 beschrieben ist, eine Vorabverarbeitung zur Kompensation einer Antwortverzögerung hinsichtlich einer Signalausgabe einer Sensoreinheit aus, die ein Signal entsprechend zur Ansaugluftmenge ausgibt, und misst die Ansaugluftmenge basierend auf dem Signal. Dabei reduziert die Luftströmungsratenmessvorrichtung eine Differenz zwischen einer gemessenen Ansaugluftmenge und einer tatsächlichen Ansaugluftmenge.
PATENTDOKUMENT
Patendokument 1: JP 2000-320391 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei der Luftströmungsratenmessvorrichtung aus Patentdokument 1 wird, wenn ein Signal mit der Antwortverzögerungskompensation in eine Strömungsrate umgewandelt wird, ein Signal, dessen Amplitude eines Pulsationssignals verstärkt wird, in eine Strömungsrate umgewandelt. Jedoch sind in der Praxis Umwandlungspläne zur Ausführung einer Umwandlung zwischen dem Signal und der Strömungsrate beschränkt. Daher kann, wenn ein Pulsationssignal mit einer höheren Amplitude eingegeben wird, das Pulsationssignal einen wandelbaren Bereich übersteigen und damit besteht eine Möglichkeit, dass das Signal nicht zur Strömungsrate umgewandelt werden kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Luftströmungsratenmessvorrichtung vorzusehen, die die Menge einer Ansaugluft mit hoher Genauigkeit unabhängig zur Pulsation der Ansaugluft messen kann.
Die vorliegende Offenbarung enthält eine Verarbeitungseinheit. Die Verarbeitungseinheit verarbeitet eine Signalausgabe einer Sensoreinheit, die ein Signal ausgeben kann, das einer Ansaugluftmenge entspricht, die eine Menge einer Ansaugluft ist, die durch einen Ansaugströmungspfad eines Verbrennungsmotors strömt. Die Verarbeitungseinheit weist einen Vorabverarbeitungsabschnitt und einen Glättungsverarbeitungsabschnitt auf. Der Vorabverarbeitungsabschnitt führt eine Vorabverarbeitung über die Signalausgabe durch die Sensoreinheit aus, um eine Antwortverzögerung zu kompensieren. Der Glättungsverarbeitungsabschnitt führt eine Glättungsverarbeitung über das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wird, aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kompensiert der Vorabverarbeitungsabschnitt die Antwortverzögerung hinsichtlich der Signalausgabe der Sensoreinheit, sodass die Differenz zwischen der berechneten Ansaugluftmenge und der tatsächlichen Luftmenge reduziert werden kann. Zusätzlich kann, da der Glättungsverarbeitungsabschnitt das Signal, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wurde, glättet, die Signalausgabe des Glättungsverarbeitungsabschnitts innerhalb eines Bereichs gehalten werden, in welchem die Menge der Ansaugluft berechnet werden kann, selbst falls die Pulsation der Ansaugluft groß ist und die Signaleingabe der Sensoreinheit zum Vorabverarbeitungsabschnitt eine große Amplitude aufweist. Daher kann die Ansaugluftmenge mit hoher Genauigkeit gemessen werden, unabhängig zur Pulsation der Ansaugluft.
Figurenliste
Die vorherigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden durch die folgende genaue Beschreibung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen erkennbar. Es zeigt:

1 ein schematisches Diagramm eines Motorsystems, bei welchem eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform angewandt wird;
2 eine Schnittansicht, die die Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das die Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung in einem Vorabverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung in einem Umwandlungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
6 ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung in einem Glättungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ein Diagramm zum Erläutern einer Verarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt, im Umwandlungsverarbeitungsabschnitts und im Glättungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
8 ein Diagramm zum Erläutern wie eine Zeitkonstante erlangt wird, die im Vorabverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
9 ein Diagramm zum Erläutern einer Pulsationsrate der Ansaugluft, die im Glättungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
10 ein Diagramm, das einen Bereich einer Zeitkonstante zeigt, die im Glättungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verwendet wird;
11 ein Blockdiagramm, das eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
12 ein Diagramm zum Erläutern eines Bereichs eines Signals, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt und den Glättungsverarbeitungsabschnitt der Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verarbeitet wird;
13 ein Blockdiagramm, das eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsform zeigt;
14 ein Blockdiagramm, das eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
15 ein Blockdiagramm, das eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt;
16 ein Blockdiagramm, das eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Luftströmungsratenmessvorrichtungen gemäß einer Vielzahl an Ausführungsformen mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Bestandteile, die bei der Vielzahl an Ausführungsformen im Wesentlichen die Gleichen sind, werden durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht beschrieben. Ferner verwirklichen im Wesentlichen identische Elemente bei den Ausführungsformen gleiche oder ähnliche Effekte.
(Erste Ausführungsform)
Die 1 bis 3 zeigen eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. Als erstes wird ein Motorsystem 10, das die Luftströmungsratenmessvorrichtung 1 verwendet, in 1 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, enthält das Motorsystem 10, das an einem Fahrzeug montiert ist, einen Motor 5 vom Funkenzündungstyp. Der Motor 5 entspricht einem Verbrennungsmotor und ist zum Beispiel ein Mehrzylindermotor, wie etwa ein Vier-Zylinder-Motor. 1 zeigt nur einen Querschnitt eines Zylinders der Maschine 5.
Der Motor 5 verbrennt ein Gemisch aus Ansaugluft, die von einem Ansaugkrümmer 15 über einen Luftfilter 12 und ein Drosselventil 14 zugeführt wird und Kraftstoff, der von einer Einspritzvorrichtung 16 in einer Brennkammer 17 eingespritzt wird, wobei sich ein Kolben 18 infolge einer Explosivkraft während der Verbrennung hin und her bewegt. Ein Verbrennungsgas wird über einen Abgaskrümmer 20 und dergleichen an eine Atmosphäre freigegeben.
Ein Ansaugventil 22 ist an einer Ansaugöffnung eines Zylinderkopfs 21 vorgesehen, welche ein Einlass der Brennkammer 17 ist. Ein Abgasventil 23 ist an einer Abgasöffnung des Zylinderkopfs 21 vorgesehen, welche ein Auslass der Brennkammer 17 ist. Das Ansaugventil 22 und das Abgasventil 23 werden durch einen Ventilantriebsmechanismus 24 angetrieben, um zu öffnen und zu schließen. Eine Ventilsteuerzeit des Ansaugventils 22 wird durch einen variablen Ventilmechanismus 25 angepasst.
Eine Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in der Brennkammer 17 wird durch Erzeugen einer Funkenentladung in der Brennkammer 17 mittels Anlegen einer hohen Spannung von der Zündspule 19 an die Zündkerze 11 ausgeführt.
Das Fahrzeug enthält eine elektronische Steuerungseinheit 27 (im Folgenden als „ECU“ bezeichnet). Die ECU 27 ist ein kleiner Computer mit einer CPU als eine arithmetische Einheit, einen ROM, einen RAM, einen EEPROM als Speichereinheit und einen I/O als Eingabe / Ausgabe Einheit. Die ECU 27 führt auf Basis von Informationen, wie etwa Signalen von verschiedenen Sensoren, die in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs vorgesehen sind, Berechnungen gemäß Programmen aus, die im ROM oder dergleichen gespeichert sind und steuert die Betriebe der verschiedenen Vorrichtungen des Fahrzeugs. Wie vorher beschrieben, führt die ECU 27 das Programm, das im nicht-flüchtigen, substanziellen Aufzeichnungsmedium, wie etwa dem ROM, gespeichert ist, durch. Wenn das Programm durchgeführt wird, wird ein dem Programm entsprechendes Verfahren durchgeführt.
Wie durch gestrichelte Pfeile in 1 gezeigt, empfängt die ECU 27 Signale von der Luftströmungsratenmessvorrichtung 1 und einem Drosselventilöffnungssensor 28. Wie durch durchgezogene Pfeile angegeben, berechnet die ECU 27 auf Basis der Signale von diesen Sensoren eine Verbrennungseinspritzzeit und dergleichen und steuert den Betriebszustand des Motors 5 durch Ansteuern des Drosselventils 14 und der Einspritzvorrichtung 16. Wie vorher beschrieben, ist das Signal der Luftströmungsratenmessvorrichtung 1 eine wichtige Information, um den Betriebszustand des Maschinensystems 10 mit einer hohen Genauigkeit zu steuern.
Als Nächstes wird die Konfiguration der Luftströmungsratenmessvorrichtung 1 mit Bezug zu 2 beschrieben. Die Luftströmungsratenmessvorrichtung 1 enthält ein Gehäuse 7, eine Sensoreinheit 70, eine Verarbeitungseinheit 80 und dergleichen. Wie in 2 gezeigt, ist im bypass-ausbildenden Teil 30 des Gehäuses 7 ein Bypass-Strömungspfad 60 ausgebildet, durch welchen Ansaugluft strömen kann. Das Gehäuse 7 weist eine Sensorverbindungsvorrichtung 90 auf, die integral mit dem Gehäuse 7 ausgebildet ist. Das Gehäuse 7 wird zum Beispiel gleichzeitig mit der Sensorverbindungsvorrichtung 90 durch ein Harzgießverfahren ausgebildet. Als das Harz kann zum Beispiel ein auf Polyester basierendes Harz, ein Epoxidharz, ein Phenolharz oder dergleichen verwendet werden, wobei es jedoch nicht auf diese Harze beschränkt ist.
Das Gehäuse 7 enthält ein bypass-ausbildendes Teil 30, welches einen Bypass-Strömungspfad 60 ausbildet und in den Ansaugströmungspfad 2 vorsteht, ein Passteil 31, das ein Basisteil des bypass-ausbildenden Teils 30 ist und einen Befestigungsteil 32, der an einem Luftkanal 4, der den Ansaugströmungspfad 2 ausbildet, angeschraubt ist.
Wie in 2 gezeigt, weist der bypass-ausbildende Teil 30, der den Bypass-Strömungspfad 60 ausbildet, einen Einlass 61 des Bypass-Strömungspfades 60 auf, der in den Ansaugströmungspfad 2 in Richtung einer stromaufwärtigen Seite der Strömung der Ansaugluft öffnet. Zusätzlich weist der bypass-ausbildende Teil 30 einen Auslass 62 des Bypass-Strömungspfades 60 auf, der in den Ansaugströmungspfad 2 in Richtung einer stromabwärtigen Seite der Strömung der Ansaugluft öffnet. Ferner enthält der bypass-ausbildende Teil 30 einen geraden Pfad 63, der ermöglicht, dass die Ansaugluft vom Einlass 61 geradeaus strömt und einen kreisförmigen Pfad 64, der die Ansaugluft, die geradeaus durch den geraden Pfad 63 strömt, entlang des Bypass-Strömungspfades 60 zirkulieren lässt.
Demzufolge ist eine Strömungspfadlänge des Bypass-Strömungspfades 60 länger als eine Strömungspfadlänge, wenn die Ansaugluft geradeaus in den geraden Pfad 63 strömt ohne in den Bypass-Strömungspfad 60 zu strömen. Der kreisförmige Pfad 64 ist auf der stromabwärtigen Seite in zwei Teile verzweigt, wobei zwei Auslässe 62 vorgesehen sind. Ein Staubabführungspfad 65 zum Abführen von Staub ist linear mit dem geraden Pfad 63 verbunden. Ein unteres Ende des Staubabführungspfades 65 bildet eine Staubabführungsöffnung 66 aus, die in den Ansaugströmungspfad 2 in Richtung der stromabwärtigen Seite der Strömung der Ansauglauft öffnet. Die Sensoreinheit 70 ist so vorgesehen, dass sie im Bypass-Strömungspfad 60 freiliegt.
Der bypass-ausbildende Teil 30 des Gehäuses 7 erstreckt sich vertikal in axialer Richtung von einer Endoberfläche der beiden Oberflächen des Passteils 31. Der bypass-ausbildende Teil 30 ist in den Ansaugströmungspfad 2 über eine Einsetzöffnung, die an einer Wand des Luftkanals 4 vorgesehen ist, eingesetzt. Dadurch ist die Sensoreinheit 70 im Ansaugströmungspfad 2 angeordnet. Das heißt, das Gehäuse 7 trägt die Sensoreinheit 70, sodass die Sensoreinheit 70 im Ansaugströmungspfad 2 angeordnet ist. Der bypass-ausbildende Teil 30 bildet einen Kernteil des Gehäuses 7 aus und nimmt einen Teil der Ansaugluft auf, die durch den Ansaugströmungspfad 2 in den Bypass-Strömungspfad 60 strömt, um diesen zu durchlaufen.
Das Passteil 31 ist in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet und weist eine ringförmige Nut an einer äußeren Oberfläche auf, sodass ein O-Ring 35 in die Nut eingepasst ist. Das Passteil 31 passt in die Einsetzöffnung der Wand des Luftkanals 4, wobei der O-Ring 35 den Raum zwischen dem Ansaugströmungspfad 2 und der Außenseite luftdicht halten kann. Das Befestigungsteil 32 ist hinsichtlich des bypass-ausbildenden Teils 30 an einer Gegenseite des Passteils 31 ausgebildet und ist über ein Gewinde am Luftkanal 4 befestigt.
Die Sensorverbindungsvorrichtung 90 weist einen Leistungsversorgungsanschluss 92, einen Masseanschluss 93, Sensormodulanschlüsse 91 und 95, sowie einen Signalausgabeanschluss 94 und dergleichen auf. Die Sensorverbindungsvorrichtung 90 ist hinsichtlich des Befestigungsteils 32 an einer Seite entgegengesetzt zum Passteil 31 ausgebildet. Der Leistungsversorgungsanschluss 92, der Masseanschluss 93, die Sensormodulanschlüsse 91 und 95, sowie der Signalausgabeanschluss 94 befinden sich im Inneren der Sensorverbindungsvorrichtung 90 und sind mit externen Anschlüssen verbunden, die zur Außenseite verbunden sein können.
Die Sensoreinheit 70 ist im Bypass-Strömungspfad 60 vorgesehen und kann ein Signal, das einer Strömungsrate der Ansaugluft entspricht, mittels Wärmeübertragung der Ansaugluft, die durch den Bypass-Strömungspfad 60 strömt, ausgeben. Die Sensoreinheit 70 weist zum Beispiel ein Heizelement und ein temperaturerfassendes Element auf, die als Dünnschichtwiderstände auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats ausgebildet sind. Die Sensoreinheit 70 liegt im Bypass-Strömungspfad 60 an einer innersten Seite des kreisförmigen Pfades 64, sowie an einer Position, die vom geraden Pfad 63 am weitesten entfernt ist, frei. An der Position, an welcher die Sensoreinheit 70 im kreisförmigen Pfad 64 vorgesehen ist, ist die Strömung der Ansaugluft entgegensetzt zur Strömung im geraden Pfad 63 und der Strömung im Ansaugströmungspfad 2.
Der Leistungsversorgungsanschluss 92 ist mit einer Leistungsquelle verbunden und der Masseanschluss 93 ist mit Masse verbunden. Somit kann die Sensoreinheit 70 ein Signal ausgeben, das der Ansaugluftmenge entspricht, welche der Strömungsmenge der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, entspricht. Die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 wird an eine interne Verarbeitungseinheit 81 einer Verarbeitungseinheit 80, die später beschrieben wird, ausgegeben und wird an die ECU 27 über den Signalausgabeanschluss 94 ausgegeben.
Die Verarbeitungseinheit 80 enthält eine Verarbeitungseinheit 81, die im Inneren des Gehäuses 7 vorgesehen und ist, sowie eine Verarbeitungseinheit 82, die außerhalb des Gehäuses 7 vorgesehen ist. Die Verarbeitungseinheit 81, die im Inneren des Gehäuses 7 vorgesehen ist, wird als eine interne Verarbeitungseinheit 81 bezeichnet und die Verarbeitungseinheit 82, die außerhalb des Gehäuses 7 vorgesehen ist, wird als eine externe Verarbeitungseinheit 82 bezeichnet. Die interne Verarbeitungseinheit 81 ist zum Beispiel im Gehäuse 7 hinsichtlich des Befestigungsteils 32 an der Seite entgegengesetzt zum bypass-ausbildenden Teil 30 vorgesehen. Die interne Verarbeitungseinheit 81 ist eine elektronische Komponente, wie etwa eine dedizierte integrierte Schaltung, im Gehäuse 7. Die interne Verarbeitungseinheit 81 ist im Inneren des Gehäuses 7 eingegossen. Die interne Verarbeitungseinheit 81 gibt die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 ein, verarbeitet diese und gibt das verarbeitete Signal an die ECU 27 über den Signalausgabeanschluss 94 aus. Die externe Verarbeitungseinheit 82 ist in der ECU 27 vorgesehen. Die externe Verarbeitungseinheit 82 ist zum Beispiel eine elektronische Komponente, wie etwa die CPU der ECU 27, oder eine elektronische Komponente, wie etwa eine dedizierte integrierte Schaltung. Die externe Verarbeitungseinheit 82 gibt das Signal, das von der internen Verarbeitungseinheit 81 verarbeitet wurde, ein und verarbeitet dieses.
Wie in 3 gezeigt, enthält die interne Verarbeitungseinheit 81 bei der vorliegenden Ausführungsform einen Vorabverarbeitungsabschnitt 810, einen Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 und einen Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 als konzeptionelle Funktionsabschnitte. Ferner weist die externe Verarbeitungseinheit 82 einen Rechenabschnitt 840 als einen konzeptionellen Funktionsabschnitt auf. Die Sensoreinheit 70 gibt ein Signal X an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 aus, das der Menge der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, entspricht, das heißt, der Menge der Ansaugluft, die durch den Bypass-Strömungspfad 60 strömt. Der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 und gibt das verarbeitete Signal X' an den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 aus. Der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 verarbeitet die Signalausgabe X' des Vorabverarbeitungsabschnitts 810 und gibt das verarbeitete Signal Y an den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 aus. Der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 verarbeitet die Signalausgabe Y des Umwandlungsverarbeitungsabschnitts 820 und gibt das verarbeitete Signal Y' an den Rechenabschnitt 840 aus. Der Rechenabschnitt 840 berechnet, das heißt, misst auf Basis der Signalausgabe Y' des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 die Ansaugluftmenge, welche der Menge der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, entspricht.
Als Nächstes wird eine spezifische Verarbeitung in jedem Verarbeitungsabschnitt beschrieben. Wie in 4 gezeigt, führt der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 eine Vorabverarbeitung zum Kompensieren einer Antwortverzögerung hinsichtlich des Eingabesignals (durchgezogene Linie), welches einer Signaleingabe der Sensoreinheit 70 entspricht, aus und gibt das verarbeitete Signal an den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 als ein vorabverarbeitetes Signal (gestrichelte Linie) aus. Insbesondere führt der Vorabverarbeitungsabschnitt 810, wie in 7 gezeigt, die Vorabverarbeitung auf Basis eines inversen Modells aus, das eine Primärverzögerungsgleichung ist, die durch folgende Gleichung 1 dargestellt ist, das heißt eine inverse Operation der Primärverzögerung (Gleichung 2). $Sig_n = (Cmp_n - Sig_n - 1) \times (1 - e^{\land} (- Δ t /τ)) + Sig_n - 1$
$Cmp_n= (Sig_n - Sig_n - 1) \div (1 - e^{\land} (Δ t / τ)) + Sig_n - 1$
In den Gleichungen 1 und 2 stellt Sig_n den aktuellen Wert des Eingabesignals dar, stellt Sig n-1 den vorherigen Wert des Eingabesignals dar und stellt Cmp_n den aktuellen Wert des vorabverarbeitenden Signals dar. Ferner stellt e die Basis des natürlichen Logarithmus (die Napier-Zahl) dar, stellt ^ eine Potenz dar, stellt Δt ein Verarbeitungsintervall (Berechnungsintervall) im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 dar und stellt τ eine Zeitkonstante dar. Wie in 7 gezeigt, ist die Verarbeitung (Formel 2), die durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 ausgeführt wird, eine Verarbeitung zum Berechnen eines Punktes von Cmp n des vorabverarbeiteten Signals, basierend auf den Informationen des Sig_n Punktes des Eingabesignals und den Informationen des Punktes Sig_n-1.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Zeitkonstante τ, die in der Verarbeitung (Gleichung 2), die durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wird, verwendet wird, gemäß der Strömungsrate (G), die der Geschwindigkeit der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, entspricht, verändert. Insbesondere wird die Zeitkonstante τ auf Basis der folgenden Gleichungen 3 oder 4 verändert. $τ= a \times G + b$
$τ= a \times log (G) + b$
In den Gleichungen 3 und 4 sind a > 0 und b ≥ 0. Die Zeitkonstante τ ist direkt proportional zur Strömungsrate (G). Die tatsächliche Zeitkonstante wird experimentell berechnet. Insbesondere wird eine Strömungsgeschwindigkeit (Strömungsrate), wie in 8 gezeigt, durch sowohl eine Strömungsratenmessvorrichtung mit sehr hoher Antwortreaktion und eine Luftströmungsratenmessvorrichtung (Luftströmungsmesser) gemessen. Zum Beispiel wird die Strömungsgeschwindigkeit gemessen, während man schrittweise von einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit wechselt, wobei die Zeitkonstante τ basierend auf dem Messergebnis erhalten wird. In 8 zeigt die durchgezogene Linie das Messergebnis, das durch die Luftströmungsratenmessvorrichtung mit hoher Antwortreaktion zeugt wird und die gestrichelte Linie zeigt das Messergebnis, das durch den Luftströmungsmesser erzeugt wird.
Wie in 5 gezeigt, wandelt der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 das vorabverarbeitete Signal, welches der Signaleingabe aus dem Vorabverarbeitungsabschnitts 810 entspricht, in ein Signal mit einer linearen Korrelation zur Strömungsrate und gibt das umgewandelte Signal an den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 als ein umgewandeltes Signal (gestrichelte Linie) (siehe 6) aus. Insbesondere wandelt der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, wie in 7 gezeigt, den aktuellen Wert Cmp_n des vorabverarbeiteten Signals in ein Signal Mdl_n mit einer linearen Korrelation zur Strömungsrate.
Wie in 6 gezeigt, führt der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 eine Glättungsverarbeitung durch, bei welcher das umgewandelte Signal (gestrichelte Linie), welches der Signaleingabe des Umwandlungsverarbeitungsabschnitts 820 entspricht und aus dem vorabverarbeiteten Signal umgewandelt wurde, geglättet wird. Der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 gibt das verarbeitete Signal an den Rechenabschnitt 840 als ein glättungsverarbeitetes Signal (Punkt-Strich-Linie) aus. Insbesondere führt der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830, wie in 7 gezeigt, die Glättungsverarbeitung auf Basis des nachstehenden Ausdrucks 5 aus. $Flt_n = (Mdl_n - Flt_n - 1) \div (1 - e^{\land} (- Δ t / τ)) + Flt_n - 1$
Im obigen Ausdruck 5 stellt Mdl_n den aktuellen Wert des umgewandelten Signals, das vom vorabverarbeiteten Signal umgewandelt wurde, dar, stellt Flt_n-1 den vorherigen Wert des glättungsverarbeiteten Signals dar und stellt Flt_n den aktuellen Wert des glättungsverarbeiteten Signals dar. Δt stellt ein Verarbeitungsintervall im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 dar und τ stellt eine Zeitkonstante dar. Wie in 7 gezeigt, führt die Verarbeitung (Ausdruck 5), die durch den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 ausgeführt wird, eine Verarbeitung zum Berechnen eines Punktes von Flt_n des glättungsverarbeiteten Signals basierend auf den Informationen eines Punktes von Mdl_n des umgewandelten Signals, das aus dem vorabverarbeiteten Signal umgewandelt wurde und einem Punkt Flt n-1 des glättungsverarbeiteten Signals aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist Mdl_n ein Wert zum Ausführen der Glättungsverarbeitung (Gleichung 5), das heißt, Sig_n-1 und Sig_n enthalten eine Pulsationsrate der Ansaugluft, eine Pulsationsfrequenz, die einer Frequenz entspricht, wenn die Ansaugluft pulsiert und Informationen über die durchschnittliche Strömungsrate der Ansaugluft. Das heißt, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 bildet auf Basis der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz der Ansaugluft und der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft ein Signal aus, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Hier wird die Pulsationsrate A der Ansaugluft durch die folgende Gleichung 6 dargestellt. $A = Δ G / 2 / G_ave$
In der obigen Gleichung 6 stellt ΔG die gesamte Amplitude der Ansaugströmungsrate dar und stellt G_ave die durchschnittliche Ansaugströmungsrate dar (siehe 9). Das heißt, die Pulsationsrate A entspricht einem Wert, der durch Teilen des Wertes (ΔG / 2), der durch Halbieren der Amplitude der Strömungsrate der Ansaugluft erhalten wird, durch die durchschnittliche Strömungsrate (G ave) der Ansaugluft erhalten wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 ein Glätten des umgewandelten Signals aus, das aus dem vorabverarbeiteten Signal unter Verwendung einer Zeitkonstante τ umgewandelt wurde, die kleiner oder gleich der Zeitkonstante τ ist, die verwendet wird, wenn die Vorabverarbeitung (Gleichung 2) im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 ausgeführt wird. (Gleichung 5). Das heißt, die Zeitkonstante τ, die in der Glättungsverarbeitung (Gleichung 5), die durch den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 ausgeführt wird, verwendet wird, ist ein Wert, der im schraffierten Bereich enthalten ist, der in 10 gezeigt ist.
Der Rechenabschnitt 840 berechnet, das heißt, misst auf Basis des Signals (Flt_n), welches der Glättungsverarbeitung unterzogen wurde und eine Signaleingabe aus dem Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 ist, eine Ansaugluftmenge, welche eine Menge der Ansaugluft ist, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, beispielsweise unter der Verwendung eines Umwandlungsplans, der einen Umwandlungsbereich zwischen dem Signal und der Strömungsrate darstellt.
Wie vorher beschrieben, enthält die vorliegende Ausführungsform die Verarbeitungseinheit 80. Die Verarbeitungseinheit 80 verarbeitet die Signalausgabe der Sensoreinheit 70, die ein Signal ausgeben kann, das der Ansaugluftmenge, die die Menge der Ansaugluft ist, die durch den Ansaugströmungspfad 2 des Motors 5 strömt, entspricht. Die Verarbeitungseinheit 80 enthält den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und einen Glättungsverarbeitungsabschnitt 830. Der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 führt die Vorabverarbeitung über die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 aus, um eine Antwortverzögerung zu kompensieren. Der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 führt die Glättungsverarbeitung über das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 ausgeführt wurde, aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kompensiert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Antwortverzögerung hinsichtlich der Signalausgabe der Sensoreinheit 70, sodass die Differenz zwischen der berechneten oder gemessenen Ansaugluftmenge und der tatsächlichen Ansaugluftmenge reduziert werden kann. Zusätzlich kann, selbst falls die Pulsation der Ansaugluft groß ist und die Signaleingabe der Sensoreinheit 70 an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 eine hohe Amplitude aufweist, die Signalausgabe des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 innerhalb eines Bereichs liegen, in welchem die Menge der Ansaugluft berechnet werden kann, da der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 das Signal, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde, glättet. Daher kann die Ansaugluftmenge unabhängig zur Pulsation der Ansaugluft mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 80 ferner einen Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820. Der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 wandelt das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde, in das Signal, das eine lineare Korrelation mit der Strömungsrate aufweist und gibt das Signal an den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 aus. Nebenbei bemerkt, wenn die Signaleingabe an den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 und die Strömungsrate einen nicht-linearen Zusammenhang aufweisen, kann das Signal, das durch die Glättungsverarbeitung verarbeitet wird, verfälscht sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie vorher beschrieben, wandelt der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde, in das Signal, das eine lineare Korrelation mit der Strömungsrate aufweist und gibt das Signal an den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 aus. Dabei kann eine Verfälschung des glättungsverarbeiteten Signals, das durch die Glättungsverarbeitung im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 verarbeitet wird, unterdrückt werden. Daher kann die Ansaugluftmenge mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kompensiert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Antwortverzögerung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 durch Ausführen der inversen Operation der Primärverzögerung. Dementsprechend kann der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Vorabverarbeitung mit relativ einfachen Berechnungen ausführen. Daher kann die Schaltungskonfiguration des Vorabverarbeitungsabschnitts 810 vereinfacht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verändert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Zeitkonstante, die verwendet wird, wenn die inverse Operation der Primärverzögerung auf die Signalausgabe von der Sensoreinheit 70 ausgeführt wird, in Übereinstimmung mit der Strömungsrate, die die Geschwindigkeit der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt, ist. Im Allgemeinen wird, wenn sich die Strömungsrate der Ansaugluft erhöht, die Antwort während der Pulsation höher und die Zeitkonstante wird kleiner. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie vorher beschrieben, verändert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Zeitkonstante, die verwendet wird, wenn die inverse Operation der Primärverzögerung ausgeführt wird, gemäß der Strömungsrate. Daher kann die Ansaugluftmenge mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Ferner führt der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 bei der vorliegenden Ausführungsform die Glättungsverarbeitung auf Basis der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz, die der Frequenz entspricht, wenn die Ansaugluft pulsiert, und der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft über das Signal aus, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Wie vorher beschrieben kann die Signalausgabe des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 geeignet innerhalb eines Bereichs gehalten werden, in welchem die Ansaugluftmenge berechnet werden kann, da der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 die Glättungsverarbeitung basierend auf dem Zustand der Ansaugluft ausführt.
Ferner verwendet der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 bei der vorliegenden Ausführungsform die Zeitkonstante, die kleiner oder gleich der Zeitkonstante ist, die verwendet wird, wenn die Vorabverarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 ausgeführt wird, und glättet das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Dabei kann die Signalausgabe des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 geeigneter innerhalb des Bereichs gehalten werden, in welchem die Ansaugluftmenge berechnet werden kann.
Zusätzlich enthält die vorliegende Ausführungsform ferner die Sensoreinheit 70 und das Gehäuse 7. Das Gehäuse 7 trägt die Sensoreinheit 70, sodass die Sensoreinheit 70 im Ansaugströmungspfad 2 angeordnet ist. Die Verarbeitungseinheit 80 enthält die interne Verarbeitungseinheit 81, die im Inneren des Gehäuses 7 vorgesehen ist und die externe Verarbeitungseinheit 82, die außerhalb des Gehäuses 7 vorgesehen ist. Wie vorher beschrieben, sind die Sensoreinheit 70 und die interne Verarbeitungseinheit 81, welche ein Teil der Verarbeitungseinheit 80 ist, bei der vorliegenden Ausführungsform in ein Modul integriert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die interne Verarbeitungseinheit 81 den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Vorabverarbeitungsabschnitt 810, der Umwandlungsverarbeitungsabschnitts 820 und der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 in der internen Verarbeitungseinheit 81, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, angeordnet und der Rechenabschnitt 840 ist in der externen Verarbeitungseinheit 82 angeordnet, die in der ECU 27 vorgesehen ist, welche an einer anderen Position als das Gehäuse 7 angeordnet ist. Wie vorher beschrieben, wird die Verarbeitung bis zum Ausführen der Glättungsverarbeitung über die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 auf der Seite des Gehäuses 7 und die Verarbeitung zum Berechnen der Ansaugluftmenge auf der Seite der ECU 27 ausgeführt. Der Abschnitt, in welchem jede Verarbeitung durchgeführt wird, ist spezifiziert. Mit dieser Konfiguration, in der Verarbeitung der Verarbeitungseinheit 80, kann die Last der Verarbeitung auf der Seite der ECU 27 reduziert werden.
(Zweite Ausführungsform)
11 zeigt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in Konfiguration und dergleichen der Verarbeitungseinheit 80.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 80 ferner einen Bestimmungsabschnitt 805. Der Bestimmungsabschnitt 805 ist in der internen Verarbeitungseinheit 81, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, enthalten. Der Bestimmungsabschnitt 805 bestimmt, ob die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 einen vorbestimmten oberen Grenzwert innerhalb des Messbereichs überschritten hat und bestimmt, ob die Signalausgabe X an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 oder den Rechenabschnitt 840 ausgegeben wird.
Wie in 12 gezeigt, wenn die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 einen Wert in einem Bereich r1 aufweist, der den vorbestimmten oberen Grenzwert innerhalb eines Messbereichs überschreitet, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 805, dass das Signal X den vorbestimmten oberen Grenzwert innerhalb des Messbereichs überschreitet und gibt das Signal X an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 aus. Nach der obigen Verarbeitung wird die Signalverarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt 810, im Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 und im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt. Die Ansaugluftmenge wird im Rechenabschnitt 840 basierend auf der Signalausgabe Y' des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 (siehe 11) berechnet oder gemessen.
Auf der anderen Seite , wenn die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 einen Wert im Bereich r0 aufweist, der kleiner oder gleich dem vorbestimmte obere Grenzwert im Messbereich ist, bestimmt der Bestimmungsabschnitt 805, dass das Signal X nicht den vorbestimmten oberen Grenzwert im Messbereich überschreitet und gibt das Signal X an den Rechenabschnitt 840 aus. Nach der obigen Verarbeitung berechnet oder misst der Rechenabschnitt 840 die Ansaugluftmenge basierend auf dem Signal X (siehe 11).
Wie vorher beschrieben, führt die Verarbeitungseinheit 80 die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810, den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 nur durch, wenn die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 den vorbestimmten oberen Grenzwert innerhalb des Messbereichs überschreitet. Falls das Signal X den vorbestimmten oberen Grenzwert innerhalb des Messbereichs nicht überschreitet, führt die Verarbeitungseinheit 80 die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810, den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 nicht durch und berechnet die Ansaugluftmenge im Rechenabschnitt 840 basierend auf dem Signal X.
Wie vorher beschrieben, führt die Verarbeitungseinheit 80 bei der vorliegenden Ausführungsform die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 nur durch, wenn die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 einen vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet. Das heißt, die Verarbeitungseinheit 80 führt die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 nur aus, wenn die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 den Bereich überschreiten kann, in welchem der Rechenabschnitt 840 die Ansaugluftmenge berechnen kann. Im anderen Fall führt die Verarbeitungseinheit 80 die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 nicht durch. Dabei kann die Verarbeitungslast auf die Verarbeitungseinheit 80 entsprechend der Situation reduziert werden.
(Dritte Ausführungsform)
13 zeigt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in der Konfiguration und dergleichen der Verarbeitungseinheit 80.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die interne Verarbeitungseinheit 81, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820. Auf der anderen Seite enthält die externe Verarbeitungseinheit 82, die in der ECU 27 vorgesehen ist, den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 und den Rechenabschnitt 840. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und im Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 der internen Verarbeitungseinheit 81 verarbeitet. Die Signalausgabe Y des Umwandlungsverarbeitungsabschnitts 820 wird im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 der externen Verarbeitungseinheit 82 durch die gleiche Verarbeitung wie bei der ersten Ausführungsform verarbeitet. Dann berechnet oder misst der Rechenabschnitt 840 die Ansaugluftmenge basierend auf der Signalausgabe Y' des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 (siehe 13).
Wie vorher beschrieben, enthält die interne Verarbeitungseinheit 81 bei der vorliegenden Ausführungsform den Vorabverarbeitungsabschnitt 810. Die externe Verarbeitungseinheit 82 enthält den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 in der internen Verarbeitungseinheit 81 angeordnet, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist und der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 und der Rechenabschnitt 840 in der externen Verarbeitungseinheit 82 angeordnet, die in der ECU 27 vorgesehen ist, welche an einer anderen Position als das Gehäuse angeordnet ist. Wie vorher beschrieben wird die Verarbeitung bis zum Ausführen der Umwandlungsverarbeitung über die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 an der Seite des Gehäuses 7 ausgeführt und die Verarbeitung zum Glätten des Signals und zum Berechnen der Ansaugluftmenge auf der Seite der Ecu 27 ausgeführt. Der Abschnitt, in welchem jeder Prozess durchgeführt wird, ist spezifiziert. Mit dieser Konfiguration kann die Verarbeitung der Verarbeitungseinheit 80 zwischen der Seite des Gehäuses 7 und der Seite der ECU 27 auf eine ausgewogene Weise aufgeteilt werden.
(Vierte Ausführungsform)
14 zeigt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in der Konfiguration und dergleichen der Verarbeitungseinheit 80.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die interne Verarbeitungseinheit 81, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, den Vorabverarbeitungsabschnitt 810. Auf der anderen Seite enthält die externe Verarbeitungseinheit 82, die in der ECU 27 vorgesehen ist, den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830, sowie den Rechenabschnitt 840. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 der internen Verarbeitungseinheit 81 verarbeitet. Die Signalausgabe X' des Vorabverarbeitungsabschnitts 810 wird im Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 und dem Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 der externen Verarbeitungseinheit 82 durch die gleiche Verarbeitung wie bei der ersten Ausführungsform verarbeitet. Dann berechnet oder misst der Rechenabschnitt 840 die Ansaugluftmenge basierend auf der Signalausgabe Y' des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 (siehe 14).
Wie vorher beschrieben enthält die interne Verarbeitungseinheit 81 bei der vorliegenden Ausführungsform den Vorabverarbeitungsabschnitt 810. Die externe Verarbeitungseinheit 82 enthält den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 in der internen Verarbeitungseinheit 81 im Gehäuse 7 angeordnet und der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 und der Rechenabschnitt 840 sind in der externen Verarbeitungseinheit 82 angeordnet, die in der ECU 27 vorgesehen ist, welche an einer anderen Position als das Gehäuse 7 angeordnet ist. Wie vorher beschrieben wird die Verarbeitung bis zum Verarbeiten der Vorabverarbeitung auf die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 auf Seiten des Gehäuses 7 ausgeführt und wobei die Signalwandlungsverarbeitung, die Glättungsverarbeitung und die Berechnung der Ansaugluftmenge auf Seiten der ECU 27 ausgeführt werden. Der Abschnitt, in welchem jede Verarbeitung durchgeführt wird, ist spezifiziert. Mit dieser Konfiguration kann die Verarbeitung der Verarbeitungseinheit 80 zwischen der Seite des Gehäuses 7 und der Seite der ECU 27 auf eine ausgewogene Weise aufgeteilt werden.
(Fünfte Ausführungsform)
15 zeigt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in der Konfiguration und dergleichen der Verarbeitungseinheit 80.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 80 ferner einen Ausgabeabschnitt 800. Der Ausgabeabschnitt 800 ist in der internen Verarbeitungseinheit 81 im Gehäuse 7 vorgesehen. Die externe Verarbeitungseinheit 82, die in der ECU 27 vorgesehen ist, enthält den Vorabverarbeitungsabschnitt 810, den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830, sowie den Rechenabschnitt 840. Der Ausgabeabschnitt 800 gibt die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 so, wie sie ist, bzw. unverändert an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 der externen Verarbeitungseinheit 82 aus.
Wie in 15 gezeigt, geht die Signalausgabe X der Sensoreinheit 70 unverändert durch den Ausgabeabschnitt 800 weiter und wird an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 ausgegeben. Nach der obigen Verarbeitung wird die Signalverarbeitung auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform im Vorabverarbeitungsabschnitt 810, dem Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, sowie dem Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 ausgeführt. Die Ansaugluftmenge wird im Rechenabschnitt 840 basierend auf der Signalausgabe Y' des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 berechnet oder gemessen (siehe 15).
Wie vorher beschrieben enthält die externe Verarbeitungseinheit 82 bei der vorliegenden Ausführungsform den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausgabeabschnitt 800 in der internen Verarbeitungseinheit 81, die im Gehäuse 7 vorgesehen ist, angeordnet und der Vorabverarbeitungsabschnitt 810, der Umwandlungserarbeitungsabschnitt 820, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830, sowie der Rechenabschnitt 840 sind in der externen Verarbeitungseinheit 82 angeordnet, die in der ECU 27 vorgesehen ist, welche an einer anderen Position als das Gehäuse 7 angeordnet ist. Wie vorher beschrieben wird die Verarbeitung bis zum Ausführen der Ausgabeverarbeitung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 auf Seiten des Gehäuses 7 ausgeführt und wobei die Vorabverarbeitung, die Signalwandlungsverarbeitung, die Glättungsverarbeitung und die Berechnung der Ansaugluftmenge auf Seiten der ECU 27 ausgeführt werden. Der Abschnitt, in welchem jeder Prozess durchgeführt wird, ist spezifiziert. Bei der Verarbeitung der Verarbeitungseinheit 80 kann mit dieser Konfiguration die Last der Verarbeitung auf Seiten des Gehäuses 7 reduziert werden.
(Sechste Ausführungsform)
16 zeigt eine Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in der Konfiguration und dergleichen der Verarbeitungseinheit 80.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält die Verarbeitungseinheit 80 keinen Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, wie bei der ersten Ausführungsform gezeigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Signalausgabe X' des Vorabverarbeitungsabschnitts 810 der Glättungsverarbeitung im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 mit dem gleichen Verfahren wie bei der ersten Ausführungsform unterzogen. Das Signal X", das der Glättungsverarbeitung im Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 unterzogen wird, wird an den Rechenabschnitt 840 ausgegeben. Dann berechnet oder misst der Rechenabschnitt 840 die Ansaugluftmenge basierend auf der Signalausgabe X" des Glättungsverarbeitungsabschnitts 830 (siehe 16).
Wie vorher beschrieben, enthält die Verarbeitungseinheit 80 bei der vorliegenden Ausführungsform keinen Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820. Jedoch kann bei der vorliegenden Ausführungsform der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erreicht werden, da die Verarbeitungseinheit 80 den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 und den Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 enthält.
(Weitere Ausführungsformen)
Bei den vorherig beschriebenen zweiten bis fünften Ausführungsformen wurde das Beispiel beschrieben, bei welchem die Verarbeitungseinheit 80 den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820 enthält. Im Gegensatz hierzu kann, in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, sowie in jeder der vorherigen Ausführungsformen, die Verarbeitungseinheit 80 den Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, wie in der sechsten Ausführungsform, nicht enthalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kompensiert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Antwortverzögerung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 durch Ausführen der inversen Operation der Primärverzögerung. Im Gegensatz hierzu kann, in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Antwortverzögerung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 durch ein Verfahren, das anders als die inverse Operation der Primärverzögerung ist, kompensieren.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verändert der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Zeitkonstante, die beim Ausführen der inversen Operation der Primärverzögerung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 verwendet wird, in Übereinstimmung mit der Strömungsrate, das heißt, der Geschwindigkeit der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad 2 strömt. Im Gegensatz hierzu stellt, in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Vorabverarbeitungsabschnitt 810 die Zeitkonstante, die beim Ausführen der inversen Operation der Primärverzögerung der Signalausgabe der Sensoreinheit 70 verwendet wird, auf einen vorbestimmten Wert ein.
Ferner führt der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 bei der vorliegenden Ausführungsform die Glättungsverarbeitung basierend auf der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz, das heißt, der Frequenz, wenn die Ansaugluft pulsiert, sowie der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft über das Signal aus, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Im Gegensatz hierzu führt, in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 die Glättungsverarbeitung basierend auf zumindest der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz, das heißt, der Frequenz, an welcher die Ansaugluft pulsiert, oder der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft über das Signal aus, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Das heißt, die Signalausgabe der Sensoreinheit 70 kann nicht alle Informationen der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz der Ansaugluft und der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft enthalten. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 das Signal glätten, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde, ohne, dass dieses auf der Pulsationsrate der Ansaugluft, der Pulsationsfrequenz der Ansaugluft oder der durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft basiert.
Ferner verwendet der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 bei der vorliegenden Ausführungsform die Zeitkonstante, die kleiner oder gleich der Zeitkonstante ist, die beim Ausführen der Vorabverarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verwendet wird, und glättet das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde. Im Gegensatz hierzu kann, bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 das Signal glätten, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verarbeitet wurde, wobei dabei eine Zeitkonstante verwendet wird, die größer als die Zeitkonstante ist, die beim Ausführen der Vorabverarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt 810 verwendet wird. Ferner kann, bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830 das Signal unter Verwendung jeder Verarbeitung geglättet werden, falls beispielsweise die Amplitude des Signals nach der Verarbeitung kleiner ist, als die Amplitude des Signals vor der Verarbeitung.
Bei der vorher beschriebenen Ausführungsform ist der Rechenabschnitt 840 in der externen Verarbeitungseinheit 82 enthalten. Im Gegensatz hierzu kann, bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, der Rechenabschnitt 840 in der internen Verarbeitungseinheit 81 statt in der externen Verarbeitungseinheit 82 enthalten sein. In diesem Fall wird die Berechnung, das heißt, die Messung der Ansaugluftmenge auf Seiten des Gehäuses 7 ausgeführt.
Bei der vorher beschriebenen fünften Ausführungsform enthält die interne Verarbeitungseinheit 81 den Ausgabeabschnitt 800. Auf der anderen Seite enthält, bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, die interne Verarbeitungseinheit 81 keinen Ausgabeabschnitt 800 und wobei die Sensoreinheit 70 das Signal unverändert an den Vorabverarbeitungsabschnitt 810 der externen Verarbeitungseinheit 82 ausgeben kann.
Ferner sind bei der vorherig beschriebenen Ausführungsform der Ausgabeabschnitt 800, der Bestimmungsabschnitt 805, der Vorabverarbeitungsabschnitt 810, der Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 820, der Glättungsverarbeitungsabschnitt 830, sowie der Rechenabschnitt 840, welche die jeweiligen Funktionsabschnitte der Verarbeitungseinheit 80 sind, durch eine Software, wie etwa ein Programm, implementiert. Auf der anderen Seite kann, bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, mindestens einer der Funktionsabschnitte der Verarbeitungseinheit 80 durch Hardware unter Verwendung einer dedizierten Schaltung oder dergleichen, realisiert sein.
Somit ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorherigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen Ausbildungen implementiert werden, ohne vom Umfang dieser abzuweichen.
Die vorliegende Offenbarung wurde auf Basis der Ausführungsformen beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Strukturen beschränkt. Diese Offenbarung umfasst auch verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Darüber hinaus können verschiedene Kombinationen und Ausbildungen, sowie weitere Kombinationen und Ausbildungen, die ein, mehr als ein oder weniger als ein Element beinhalten, bei der vorliegenden Offenbarung gebildet werden.
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 2018012543 [0001]
JP 2000320391 A [0004]

Claims

Luftströmungsratenmessvorrichtung (1) aufweisend: eine Verarbeitungseinheit (80), die konfiguriert ist, um eine Signalausgabe einer Sensoreinheit (70) zu verarbeiten, die ein Signal ausgibt, das einer Ansaugluftmenge entspricht, das heißt, einer Menge der Ansaugluft, die durch einen Ansaugströmungspfad (2) eines Verbrennungsmotors (5) strömt, wobei die Verarbeitungseinheit enthält einen Vorabverarbeitungsabschnitt (810), der konfiguriert ist, um eine Vorabverarbeitung über die Signalausgabe der Sensoreinheit auszuführen, um eine Antwortverzögerung zu kompensieren, und einen Glättungsverarbeitungsabschnitt (830), der konfiguriert ist, eine Glättungsverarbeitung über das Signal auszuführen, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wurde.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Verarbeitungseinheit enthält einen Umwandlungsverarbeitungsabschnitt (820), der konfiguriert ist, um das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wurde, in ein Signal mit einer linearen Korrelation zur Strömungsrate umzuwandeln, sowie konfiguriert ist, um das Signal an den Glättungsverarbeitungsabschnitt auszugeben.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Vorabverarbeitungsabschnitt die Antwortverzögerung durch Ausführen einer inversen Operation einer Primärverzögerung auf die Signalausgabe der Sensoreinheit kompensiert.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der Vorabverarbeitungsabschnitt eine Zeitkonstante, die beim Ausführen der inversen Operation der Primärverzögerung auf die Signalausgabe der Sensoreinheit verwendet wird, in Übereinstimmung mit der Strömungsrate, das heißt, der Geschwindigkeit der Ansaugluft, die durch den Ansaugströmungspfad strömt, verändert.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Glättungsverarbeitungsabschnitt die Glättungsverarbeitung basierend auf zumindest einer Pulsationsrate der Ansaugluft, einer Pulsationsfrequenz, das heißt, einer Frequenz, wenn die Ansaugluft pulsiert, oder einer durchschnittlichen Strömungsrate der Ansaugluft über das Signal ausführt, nachdem es durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wurde.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Glättungsverarbeitungsabschnitt eine Zeitkonstante verwendet, die kleiner oder gleich der Zeitkonstante ist, die beim Ausführen der Vorabverarbeitung im Vorabverarbeitungsabschnitt verwendet wird und das Signal, das durch den Vorabverarbeitungsabschnitt verarbeitet wurde glättet.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Verarbeitungseinheit die Verarbeitung durch den Vorabverarbeitungsabschnitt und den Glättungsverarbeitungsabschnitt nur durchführt, wenn die Signalausgabe durch die Sensoreinheit einen vorbestimmten oberen Grenzwert überschreitet.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend, die Sensoreinheit, und ein Gehäuse (7), das die Sensoreinheit trägt, so dass die Sensoreinheit im Ansaugströmungspfad angeordnet ist, wobei die Verarbeitungseinheit eine interne Verarbeitungseinheit (81), die im Gehäuse vorgesehen ist, und eine externe Verarbeitungseinheit (82), die an einer anderen Position als das Gehäuse vorgesehen ist, enthält.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die interne Verarbeitungseinheit den Vorabverarbeitungsabschnitt und den Glättungsverarbeitungsabschnitt enthält.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die interne Verarbeitungseinheit den Vorabverarbeitungsabschnitt und die externe Verarbeitungseinheit den Glättungsverarbeitungsabschnitt enthält.
Luftströmungsratenmessvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die externe Verarbeitungseinheit den Vorabverarbeitungsabschnitt und den Glättungsverarbeitungsabschnitt enthält.