JP2004205283A - 流体流量検知装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量な流体流量検知装置を実現する。
【解決手段】空気量信号Qを出力するカウンタ9、空気温度信号Taを出力するタイマ10は共にクロック発振器14からの基準クロック信号により動作される。空気温度信号Taはパルス幅が空気温度を示し周波数は空気量信号Qと同一である。このため空気量信号Qと空気温度信号Taとを１本の伝送線で制御装置2に伝送できる。カウンタ9とタイマ10とは共に発振器14からの基準クロック信号で動作されるので空気量周波数信号をパルス幅から得られる周波数信号により割ることで基準周波数の変動が相殺され正確な空気量を検知できる。これにより、空気量、空気温度を一つの伝送線で伝送可能であるとともに、空気量については安価な発振回路を用いながら温度変化誤差が抑制され高精度の検出が可能である。
【選択図】 図１
【解決手段】空気量信号Qを出力するカウンタ9、空気温度信号Taを出力するタイマ10は共にクロック発振器14からの基準クロック信号により動作される。空気温度信号Taはパルス幅が空気温度を示し周波数は空気量信号Qと同一である。このため空気量信号Qと空気温度信号Taとを１本の伝送線で制御装置2に伝送できる。カウンタ9とタイマ10とは共に発振器14からの基準クロック信号で動作されるので空気量周波数信号をパルス幅から得られる周波数信号により割ることで基準周波数の変動が相殺され正確な空気量を検知できる。これにより、空気量、空気温度を一つの伝送線で伝送可能であるとともに、空気量については安価な発振回路を用いながら温度変化誤差が抑制され高精度の検出が可能である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンに吸入される空気の流量等の流体流量を計測するする流体流量検知装置に係わり、特に、発熱抵抗体式空気流量計に最適な流体流量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の流体流量検知装置の一例としては、特許文献１に記載された発熱抵抗体式空気流量計がある。この特許文献１に記載された技術は、発熱抵抗体を一定温度になるように加熱制御し、空気流量によって発熱抵抗体から奪われる熱量の変化を加熱電流変化として捕らえ、伝達する技術である。
【０００３】
また、特許文献２に記載された技術は、発熱抵抗体の上下流側にそれぞれ感温抵抗体を配置し、空気流量によって発熱抵抗体から伝達される熱量の変化を感温抵抗体の抵抗値の変化として捕らえ、電気信号に変換し伝達する技術である。
【０００４】
また、特許文献３に記載された技術は、検出した電気信号をデジタル処理により高精度化する技術である。
【０００５】
これらの発熱抵抗体式吸気流量計は、空気の質量流量を直接検出可能な方式である。
【０００６】
この他、エンジンに吸入される空気の圧力変化から空気流量を検出する方法もある。吸入空気の圧力を検出方法としては、特許文献４に記載された技術があり、この技術は、ダイヤフラム上に歪みゲージを配置し、ダイヤフラムに加わった圧力によって変化する歪み量を歪みゲージの抵抗変化として捕らえ、電気信号に変換し伝達するものである。
【０００７】
これらの従来技術にあっては、計測した空気流量が、エンジン制御装置に伝達され、空気温度検出信号等による補正演算を行い、インジェクタからの燃料噴射量を制御し、最適なエンジン制御を行うものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５８−６４１６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３７２６６号公報
【特許文献３】
特開平１１−９４６２０号公報
【特許文献４】
特開平０８−２１７７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、以下の問題点があった。
（１）自動車等に使われる空気流量検出センサでは、空気流量検出信号は排気ガスの清浄化や燃料消費量削減等の目的のため、従来以上に高精度化が求められている。このため、センサは従来のアナログ回路方式から高精度化が容易なデジタル方式へと進んでおり、信号伝達方法も従来のアナログ電圧値で伝達する方法から、高精度に伝達できる周波数信号やビット信号といったデジタル信号を伝達する方法が採用されている。
【００１０】
このデジタル信号を伝達する方法を採用する際、高精度化のためには動作クロックが温度変化等の外乱による影響によって変化しないことが必要である。
【００１１】
温度変化等の外乱による影響が少ない動作クロックを発生するためには、水晶振動子を用いることが考えられるが、この水晶発振子は高価であるため、流量検知装置も高価となってしまう。
【００１２】
したがって、低コストで、且つ安定したクロック発生器をセンサの内部で構成することは困難であった。
【００１３】
（２）次に、エンジン制御に使われる発熱抵抗体式空気流量計かまたは、吸入空気圧力計の空気流量信号と、吸入空気の温度信号を同時に計測することで、高精度補正と低コスト化を両立したいという要求がある。
【００１４】
また、様々な検出信号をエンジン制御装置に伝達する必要もある。
【００１５】
さらに、センサ故障の有無を検出し、故障発生時にはエンジン制御をフェールセーフモードに移行させることでエンジン停止等の問題を回避させたり、故障発生をドライバーに知らせたいという要求もある。
【００１６】
上記要求を満たすためには、流量検知装置とエンジン制御装置との間に信号の種類によりそれぞれの専用電線を配置する必要であり、その専用電線のために、自動車等の重量が増加するという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量な流体流量検知装置を実現することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）流体の流量を検出する流量センサと、上記流量センサからの流量検知信号を補正するため補正要素を検知する補正要素センサと、基準クロック信号発生手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する流量周波数信号変換手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記補正要素センサにより検出された補正要素に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、上記流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段とを備え、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、流体流量情報が得られる。
【００１９】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記流量センサと、上記補正要素センサとは、それぞれ、故障検知手段を備え、これら故障検知手段から出力される故障の有無により、信号レベルが変化する故障診断信号が、上記信号合成手段に出力され、故障診断信号と、流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とする。
【００２０】
（３）また、好ましくは、上記（１）又は（２）において、上記流体は自動車のエンジン吸入空気量である。
【００２１】
（４）また、好ましくは、上記（３）において、上記流量センサは、発熱抵抗体式空気流量計ある。
【００２２】
（５）また、好ましくは、上記（４）において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の温度を検出する温度検出器である。
【００２３】
（６）また、好ましくは、上記（４）において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の圧力を検出する圧力検出器である。
【００２４】
（７）自動車のエンジン制御システムにおいて、エンジン吸入空気流量を検出し、流量信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する吸入空気流量流量センサと、上記流量センサからの流量検知信号を補正するエンジン吸入空気温度を検知し、温度検出信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する温度検出センサと、基準クロック信号発生手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する空気流量周波数信号変換手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記温度検出センサにより検出された空気温度に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、上記流量周波数信号変換手段からの故障検知信号及び流量周波数信号と、パルス幅変換手段からの故障検知信号及びパルス幅変換信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段と、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、空気流体流量情報を算出し、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から空気温度情報を算出し、上記信号合成手段により合成された故障検知信号により、故障を検知する演算し、エンジンの動作を制御するエンジン制御手段とを備える。
【００２５】
流量周波数信号変換手段とパルス幅変換手段とは、共に、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作する。
【００２６】
このため、流量を表す周波数信号を、パルス幅信号から得られる周波数信号により、わり算することにより、基準クロック周波数の変動が相殺され、正確な流体流量を検知することができる。
【００２７】
また、パルス幅変換手段は、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号を出力する。
【００２８】
したがって、流体流量と補正要素とを、一つの伝送線で伝送可能であるとともに、流体流量については、安価な発振回路を用いながら、周囲環境の変化による誤差の発生が抑制され、高精度の検出が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、本発明による流体流量検知装置を自動車用エンジン吸入空気量センサに適用した場合を例として説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサを用いたエンジン吸入空気量検出システムの概略構成図である。
図１において、エンジン吸入空気量検出システムは、空気量センサ１と、エンジン制御装置２とを備える。
【００３１】
空気量センサ１では、吸入空気圧力を検出するセンシング部３か、あるいは発熱抵抗体式の吸気流量センシング部４からのどちらか一方の検出信号がアナログ−デジタル変換器６に入力され、デジタル信号に変換される。
【００３２】
一方、吸入空気温度検出部５からの空気温度検出信号は、もう１つのアナログ−デジタル変換器７に入力され、デジタル信号に変換される。
【００３３】
これらアナログ−デジタル変換器６及び７からの信号はデジタルシグナルプロセッサ８に供給され、このプロセッサ８よって所定の特性に調整される。そして、プロセッサ８によって調整された吸気圧力信号又は空気流量信号は、フリーランニングカウンタ９によって周波数信号に変換される。また、空気温度信号はパルス幅変調用タイマ１０に入力され、パルス幅信号に変換される。
【００３４】
また、センシング部３及びセンシング部４からの故障検出信号は、ＮＯＲ回路１１に入力され、診断信号が出力される。
【００３５】
そして、フリーランニングカウンタ９からの信号Ｑと、パルス幅変調用タイマ１０からの信号Ｔａと、ＮＯＲ回路１１からの信号Ｄｉａｇの３つの信号はＮＡＮＤ回路構成のミキシング回路１２によって合成され、出力ドライバ１３によって一本の伝送線に重畳され出力される。
【００３６】
エンジン制御装置２では、センサ１からの出力信号を基準電源１５と固定抵抗１６とによってプルアップすることで正確なパルス信号ｏｕｔを得ている。パルス信号ｏｕｔの立ち上がりを周波数カウンタ１７によって検出し、時間を計測することで周波数を計測でき、後述するように、空気流量信号を得ることができる。
【００３７】
また、パルス信号ｏｕｔはパルス幅計測用タイマー１８に入力され、パルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計測することで、後述するように、空気温度を検出することが可能となる。
【００３８】
また、故障発生時にはパルス信号が出力されなくなるため、エンジン制御装置２で計測される周波数がゼロの時には故障が発生していることを動作中に常時検出可能である。
【００３９】
図５は、信号Ｑと、信号Ｔａと、信号Ｄｉａｇと、信号ｏｕｔの動作波形を示す図である。
信号Ｑは、上述したように、」空気量センサ１中のフリーランニングカウンタ９からの出力であり、その周波数は空気量信号を表している。また、信号Ｔａは同じく空気量センサ１中のパルス幅変調用タイマ１０からの出力であり、そのパルス幅は空気温度を表している。そして、信号ＤｉａｇはＮＯＲ回路１１の出力であり、そのパルス電圧はセンサ１の故障の有無を表している。
【００４０】
また、信号ｏｕｔは、空気量センサ１からの出力信号であり、上述した信号Ｑと信号Ｔａ、及び信号Ｄｉａｇを、ミキシング回路１２でミキシングし、出力ドライバ１３により出力した結果の信号である。
【００４１】
この信号ｏｕｔが１本の伝送線により、制御装置２に伝送され、信号ｏｕｔの周波数、パルス幅及びパルス信号の有無を検出することで、空気量、空気温度及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができる。
【００４２】
このため、電線数を削減でき、低コスト化、低重量化が図れるという効果がある。
【００４３】
つまり、空気量信号を周波数で表し、かつ、空気温度信号、基準周波数情報信号の３つを一つ伝送線で送信するためには、これら３つの信号の送信周波数を同一とする必要がある。
【００４４】
そこで、空気温度信号の伝送周波数を、空気量信号の周波数と同一とし、このパルス幅が空気温度を表すこととし、基準周波数信号については、その情報そのものを伝送するのではなく、後述するように、簡単な演算により、周波数補正を可能とし、１つの伝送線で伝送した情報により、正確な空気量、空気温度が得られるように構成している。
【００４５】
また、故障有無判断報情報信号Ｄｉａｇは、「１」か「０」かにより表すこととしているので、、空気量、空気温度に重畳することが可能である。
【００４６】
したがって、１本の伝送線により、空気量、空気温度及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができる。
【００４７】
図２は、吸入空気圧力を検出するセンシング部３の詳細回路構成を示す図である。
図２において、センシング部３はエレメント部２１と、故障検出部２２、２３とを備えている。エレメント部２１には、抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄによるブリッジ回路が構成されており、圧力センサの場合はこの抵抗が圧力によって変化することを信号Ｓ１と信号Ｓ２の差電圧として検出する。
【００４８】
また、特許文献２等に示した方式の発熱抵抗体式空気流量計とする場合には、これらの抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの抵抗値が空気流量によって変化することを信号Ｓ１と信号Ｓ２の差電圧として検出する。
【００４９】
一方、故障検出部２２（２３）は、トランジスタ２５、２７（３１、３３）、固定抵抗２６、２８（３２、３４）、インバータ２９（３５）、ＮＡＮＤ回路３０（３６）を備えている。
【００５０】
故障検出部２２、２３からの出力信号である診断出力信号Ｄ１、Ｄ２は、正常時には、Ｌｏｗ信号が出力されている。エレメント部２１に故障が発生し、抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの中の１つでも断線、または短絡状態となると、診断出力信号Ｄ１、Ｄ２はＨｉｇｈ信号となることで故障を検出することができる。
【００５１】
図３は、吸入空気を検出するセンシング部４の詳細回路構成を示す図である。
図３において、センシング部４は、定温度制御部４１と、故障検出部４２とを備える。
【００５２】
定温度制御部４１は、発熱抵抗体４３と、温度検出抵抗４５と、固定抵抗４４及び４６と、オペアンプ４７とによるブリッジ回路が構成されている。そして、おり、発熱抵抗体４３の温度と、被測定空気との温度差が一定とする電流がブリッジ回路に流れ加熱制御されている。
【００５３】
特許文献１等に記載された熱式空気流量計を使用する場合は、この加熱電流を固定抵抗４４によって電圧変換した信号Ｓ３を空気流量信号として検出する。また、特許文献２等に記載された熱式空気流量計を使用する場合はヒーターとしている。
【００５４】
また、故障検出部４２は、コンパレータ４８、４９と、基準電圧源５０、５１と、ＮＡＮＤ回路５２とを備え、故障検出部４２の出力信号である診断出力信号Ｄ３は、正常時にはＬｏｗ信号となっている。
【００５５】
定温度制御部４１に故障が発生し、発熱抵抗体４３と温度検出抵抗４５のうちの１つでも断線、または短絡状態となると、診断出力信号Ｄ３はＨｉｇｈ信号が出力されるので、これにより故障を検出することができる。
【００５６】
図４は、吸入空気温度検出部５の詳細回路構成を示す図である。
図４において、吸入空気温度検出部５は、感温抵抗体６１と、固定抵抗６２とを備えている。そして、温度検出部５は、感温抵抗体６１の抵抗値が被測定空気温度によって変化することから抵抗値の変化を空気温度の変化として検出し、電気信号として出力している。
【００５７】
なお、この感温抵抗体６１は、サーミスタによって実現しても良いし、集積回路に使われるポリシリコン抵抗や拡散抵抗によって実現しても良い。
【００５８】
図１に示した空気量センサ１のアナログ−デジタル変換器６、７と、デジタルシグナルプロセッサ８と、周波数カウンタ９と、パルス幅変調用タイマ１０とは、クロック発生器１４が生成する動作クロック信号を基準信号として動作している。
【００５９】
このクロック発生器１４は、水晶発振子より安価な、リングオシュレータ回路や、抵抗、コンデンサによる発振回路を用いて構成されている。
【００６０】
ところで、エンジン制御に使われるマイクロコンピュータを動作させる場合、マイクロコンピュータの動作基準信号を発生するクロック発生器は、動作精度が高く安定な水晶振動子等を用いる場合が多い。
【００６１】
一方、低コストが要求される空気量センサ等のセンサでは高価な水晶振動子を用いることはできない。このため、安価なリングオシュレータ回路や、抵抗とコンデンサによる発振回路を用いる必要があるが、このような安価な発振回路を単に用いた場合は、温度に対する安定度を確保することが難しい。
【００６２】
このため、安価な発振回路を単に使用した場合は、空気流量検出信号である周波数が基準クロック周波数の変化によって誤差が発生してしまう。
【００６３】
本発明は、安価な発振回路を用いても、温度に対する安定度を確保し、誤差の発生を抑制することができるように構成したものである。。
【００６４】
すなわち、本発明によれば、安価な発振回路による基準クロック周波数を基準として、パルス幅変調用タイマ１０によって、パルス幅が空気温度を表すパルス幅信号Ｔａとして出力する。また、上述したように、空気量信号Ｑを出力するフリーランニングカウンタ９も安価な発振回路による基準クロック周波数を基準として動作する。
【００６５】
このため、空気量を表す周波数信号を、パルス幅信号から得られる周波数信号により、わり算することにより、クロック周波数の変動が相殺され、正確な空気量を検知することができる。
【００６６】
つまり、空気流量を表す信号をＳＱとし、センサから出力される補正前の空気量信号を表す周波数信号をｆＱ、パルス幅から求めたクロック信号周波数をｆＣＬＫとすると、空気量を表す信号ＳＱは次式（１）で求められる。
ＳＱ＝ｆＱ/ｆＣＬＫ ----- （１）
すなわち、図５に示した出力信号ｏｕｔのパルス幅から、空気温度が得られ、出力信号ｏｕｔの周波数信号を、出力信号ｏｕｔのパルス幅から算出した周波数信号でわり算することにより、正確な空気量信号を得ることができる。また、出力信号ｏｕｔが、一定期間（例えば、伝送信号の１周期＋誤差分を加味した周期）以上、lowレベルの場合は、故障が発生したと判断することができる。
【００６７】
これによって、空気量、空気温度、故障判断情報を、一つの伝送線で伝送可能であるとともに、空気量については、安価な発振回路を用いながら、温度変化による誤差の発生が抑制され、高精度の検出が可能である。
【００６８】
なお、空気温度信号については、補正は行われないが、空気温度情報は、空気量情報ほど精度が要求されないからである。
【００６９】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量なエンジン吸入空気量センサ及びエンジン吸入空気量検出システムを実現することができる。
【００７０】
図６は、本発明の第２の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサの概略構成図であり、図７は、図６に示した例における信号のタイムチャートである。
【００７１】
ところで、空気流量信号の変化に比べて、空気温度信号やクロック信号の変化は遅いという特徴がある。このため、図６には示していないが、制御装置２におけるパルス幅検出用のタイマー１８のサンプリング周波数はできるだけ遅くし、マイコンの負荷を低減したい。これは、制御装置２のマイコンの主たる動作はエンジン制御であるため、他の動作に対する負担をできるだけ軽減するという要求によるものである。
【００７２】
しかし、単に、上記マイコンのサンプリング周波数を遅くすると、パルス幅検出の分解能が悪化するため、たとえ、制御装置２側で平均化処理を行っても検出精度が得られない。
【００７３】
そこで、本発明の第２の実施形態においては、センサ１側にディザ回路１９を設け、パルス幅変調用タイマー１０の入力にホワイトノイズを重畳させている。
なお、他の構成は、図１に示した例と同様となっている。
【００７４】
パルス幅変調用タイマー１０の入力にホワイトノイズを重畳させた結果、図７に示す動作波形のごとく、パルス幅変調用タイマー１０の出力信号Ｔａには立ち下がり信号のみホワイトノイズが重畳される。
【００７５】
このホワイトノイズが重畳されたパルス幅信号を、制御装置２側で多数個データを蓄積し、次式（２）に示すような平均化処理をすることで、タイマー１８のサンプリング周波数を早くすることなく、空気温度信号やクロック信号を高精度に伝達することができる。
【００７６】
tHigh-ave＝(tHigh1+tHigh2+----+tHighn)/n ----- （２）
以上のような構成とすることで、エンジン制御装置側の演算負荷を増やすことなく、低分解能なサンプリングであっても、高精度に信号を制御装置に伝達できるという効果がある。
【００７７】
つまり、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、低分解能なサンプリングであっても、高精度に信号を制御装置に伝達できるという効果がある。
【００７８】
なお、上述した例は、本発明を自動車用エンジン吸入空気流量検知装置に適用した場合の例であるが、自動車用エンジンに限らず、流体の流量と、この流量を補正する温度信号等の補正信号を出力する装置であれば、適用することができる。例えば、プラントのフィールドにおける流体の流量を、計器室に伝送する装置にも本発明は適用可能である。
【００７９】
また、上述した例においては、流量信号の補正信号として、温度（補正要素）信号を用い、補正要素センサとして温度センサを用いたが、温度以外のものを補正要素とする信号を用いることも可能である。例えば、補正要素として圧力を用い、補正要素センサとして圧力センサを使用し、圧力信号を補正信号として伝送することもできる。
【００８０】
さらに、上述した例においては、補正信号をパスル幅変調することとしたが、パルス幅変調には限らず、パルス振幅変調も適用可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、１本の信号線に重畳された周波数とパルス幅、及びパルス信号の有無を検出することで、空気量と空気温度、及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができ、電線数を削減でき、低コスト化、低重量化が図れるという効果がある。
【００８２】
また、信号線を増やすことなくセンサの基準動作クロックの変化影響をキャンセルできるため、低コスト化と高精度化が両立できるという効果がある。
【００８３】
更に、制御装置側の演算負荷を増やすことなく、高精度に信号を伝達できるという効果がある。
【００８４】
つまり、本発明によれば、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量な流体流量検知装置及び流体流量量検出システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサを用いたエンジン吸入空気量検出システムの概略構成図である。
【図２】本発明の吸入空気圧力を検出するセンシング部の詳細回路構成を示す図である。
【図３】本発明の吸入空気を検出するセンシング部の詳細回路構成を示す図である。
【図４】本発明の吸入空気温度検出部の詳細回路構成を示す図である。
【図５】本発明による、信号動作波形を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサの概略構成図である。
【図７】図６に示した例における信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 空気量センサ
２ エンジン制御装置
３ センシング部
４ 吸気流量センシング部
５ 吸入空気温度検出部
６、７ アナログ−デジタル変換器
８ デジタルシグナルプロセッサ
９ フリーランニングカウンタ
１０ パルス幅変調用タイマ
１１ ＮＯＲ回路
１２ ミキシング回路
１３ 出力ドライバ
１４ クロック発生器
１５ 基準電源
１６、２６、２８ 固定抵抗
１７ 周波数カウンタ
１８ パルス幅計測用タイマー
１９ ディザ回路
２１ エレメント部
２２、２３ 故障検出部
２４ 抵抗
２５、２７ トランジスタ
２９ インバータ
３０、３６、５２ ＮＡＮＤ回路
３１、３３ トランジスタ
３２、３４、４４ 固定抵抗
３５ インバータ
４１ 定温度制御部
４２ 故障検出部
４３ 発熱抵抗体
４５ 温度検出抵抗
４６、６２ 固定抵抗
４７ オペアンプ
４８、４９ コンパレータ
５０、５１ 基準電圧
６１ 感温抵抗体
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンに吸入される空気の流量等の流体流量を計測するする流体流量検知装置に係わり、特に、発熱抵抗体式空気流量計に最適な流体流量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の流体流量検知装置の一例としては、特許文献１に記載された発熱抵抗体式空気流量計がある。この特許文献１に記載された技術は、発熱抵抗体を一定温度になるように加熱制御し、空気流量によって発熱抵抗体から奪われる熱量の変化を加熱電流変化として捕らえ、伝達する技術である。
【０００３】
また、特許文献２に記載された技術は、発熱抵抗体の上下流側にそれぞれ感温抵抗体を配置し、空気流量によって発熱抵抗体から伝達される熱量の変化を感温抵抗体の抵抗値の変化として捕らえ、電気信号に変換し伝達する技術である。
【０００４】
また、特許文献３に記載された技術は、検出した電気信号をデジタル処理により高精度化する技術である。
【０００５】
これらの発熱抵抗体式吸気流量計は、空気の質量流量を直接検出可能な方式である。
【０００６】
この他、エンジンに吸入される空気の圧力変化から空気流量を検出する方法もある。吸入空気の圧力を検出方法としては、特許文献４に記載された技術があり、この技術は、ダイヤフラム上に歪みゲージを配置し、ダイヤフラムに加わった圧力によって変化する歪み量を歪みゲージの抵抗変化として捕らえ、電気信号に変換し伝達するものである。
【０００７】
これらの従来技術にあっては、計測した空気流量が、エンジン制御装置に伝達され、空気温度検出信号等による補正演算を行い、インジェクタからの燃料噴射量を制御し、最適なエンジン制御を行うものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５８−６４１６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２３７２６６号公報
【特許文献３】
特開平１１−９４６２０号公報
【特許文献４】
特開平０８−２１７７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術には、以下の問題点があった。
（１）自動車等に使われる空気流量検出センサでは、空気流量検出信号は排気ガスの清浄化や燃料消費量削減等の目的のため、従来以上に高精度化が求められている。このため、センサは従来のアナログ回路方式から高精度化が容易なデジタル方式へと進んでおり、信号伝達方法も従来のアナログ電圧値で伝達する方法から、高精度に伝達できる周波数信号やビット信号といったデジタル信号を伝達する方法が採用されている。
【００１０】
このデジタル信号を伝達する方法を採用する際、高精度化のためには動作クロックが温度変化等の外乱による影響によって変化しないことが必要である。
【００１１】
温度変化等の外乱による影響が少ない動作クロックを発生するためには、水晶振動子を用いることが考えられるが、この水晶発振子は高価であるため、流量検知装置も高価となってしまう。
【００１２】
したがって、低コストで、且つ安定したクロック発生器をセンサの内部で構成することは困難であった。
【００１３】
（２）次に、エンジン制御に使われる発熱抵抗体式空気流量計かまたは、吸入空気圧力計の空気流量信号と、吸入空気の温度信号を同時に計測することで、高精度補正と低コスト化を両立したいという要求がある。
【００１４】
また、様々な検出信号をエンジン制御装置に伝達する必要もある。
【００１５】
さらに、センサ故障の有無を検出し、故障発生時にはエンジン制御をフェールセーフモードに移行させることでエンジン停止等の問題を回避させたり、故障発生をドライバーに知らせたいという要求もある。
【００１６】
上記要求を満たすためには、流量検知装置とエンジン制御装置との間に信号の種類によりそれぞれの専用電線を配置する必要であり、その専用電線のために、自動車等の重量が増加するという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量な流体流量検知装置を実現することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
（１）流体の流量を検出する流量センサと、上記流量センサからの流量検知信号を補正するため補正要素を検知する補正要素センサと、基準クロック信号発生手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する流量周波数信号変換手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記補正要素センサにより検出された補正要素に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、上記流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段とを備え、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、流体流量情報が得られる。
【００１９】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記流量センサと、上記補正要素センサとは、それぞれ、故障検知手段を備え、これら故障検知手段から出力される故障の有無により、信号レベルが変化する故障診断信号が、上記信号合成手段に出力され、故障診断信号と、流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とする。
【００２０】
（３）また、好ましくは、上記（１）又は（２）において、上記流体は自動車のエンジン吸入空気量である。
【００２１】
（４）また、好ましくは、上記（３）において、上記流量センサは、発熱抵抗体式空気流量計ある。
【００２２】
（５）また、好ましくは、上記（４）において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の温度を検出する温度検出器である。
【００２３】
（６）また、好ましくは、上記（４）において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の圧力を検出する圧力検出器である。
【００２４】
（７）自動車のエンジン制御システムにおいて、エンジン吸入空気流量を検出し、流量信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する吸入空気流量流量センサと、上記流量センサからの流量検知信号を補正するエンジン吸入空気温度を検知し、温度検出信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する温度検出センサと、基準クロック信号発生手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する空気流量周波数信号変換手段と、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記温度検出センサにより検出された空気温度に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、上記流量周波数信号変換手段からの故障検知信号及び流量周波数信号と、パルス幅変換手段からの故障検知信号及びパルス幅変換信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段と、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、空気流体流量情報を算出し、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から空気温度情報を算出し、上記信号合成手段により合成された故障検知信号により、故障を検知する演算し、エンジンの動作を制御するエンジン制御手段とを備える。
【００２５】
流量周波数信号変換手段とパルス幅変換手段とは、共に、上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作する。
【００２６】
このため、流量を表す周波数信号を、パルス幅信号から得られる周波数信号により、わり算することにより、基準クロック周波数の変動が相殺され、正確な流体流量を検知することができる。
【００２７】
また、パルス幅変換手段は、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号を出力する。
【００２８】
したがって、流体流量と補正要素とを、一つの伝送線で伝送可能であるとともに、流体流量については、安価な発振回路を用いながら、周囲環境の変化による誤差の発生が抑制され、高精度の検出が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、本発明による流体流量検知装置を自動車用エンジン吸入空気量センサに適用した場合を例として説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサを用いたエンジン吸入空気量検出システムの概略構成図である。
図１において、エンジン吸入空気量検出システムは、空気量センサ１と、エンジン制御装置２とを備える。
【００３１】
空気量センサ１では、吸入空気圧力を検出するセンシング部３か、あるいは発熱抵抗体式の吸気流量センシング部４からのどちらか一方の検出信号がアナログ−デジタル変換器６に入力され、デジタル信号に変換される。
【００３２】
一方、吸入空気温度検出部５からの空気温度検出信号は、もう１つのアナログ−デジタル変換器７に入力され、デジタル信号に変換される。
【００３３】
これらアナログ−デジタル変換器６及び７からの信号はデジタルシグナルプロセッサ８に供給され、このプロセッサ８よって所定の特性に調整される。そして、プロセッサ８によって調整された吸気圧力信号又は空気流量信号は、フリーランニングカウンタ９によって周波数信号に変換される。また、空気温度信号はパルス幅変調用タイマ１０に入力され、パルス幅信号に変換される。
【００３４】
また、センシング部３及びセンシング部４からの故障検出信号は、ＮＯＲ回路１１に入力され、診断信号が出力される。
【００３５】
そして、フリーランニングカウンタ９からの信号Ｑと、パルス幅変調用タイマ１０からの信号Ｔａと、ＮＯＲ回路１１からの信号Ｄｉａｇの３つの信号はＮＡＮＤ回路構成のミキシング回路１２によって合成され、出力ドライバ１３によって一本の伝送線に重畳され出力される。
【００３６】
エンジン制御装置２では、センサ１からの出力信号を基準電源１５と固定抵抗１６とによってプルアップすることで正確なパルス信号ｏｕｔを得ている。パルス信号ｏｕｔの立ち上がりを周波数カウンタ１７によって検出し、時間を計測することで周波数を計測でき、後述するように、空気流量信号を得ることができる。
【００３７】
また、パルス信号ｏｕｔはパルス幅計測用タイマー１８に入力され、パルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計測することで、後述するように、空気温度を検出することが可能となる。
【００３８】
また、故障発生時にはパルス信号が出力されなくなるため、エンジン制御装置２で計測される周波数がゼロの時には故障が発生していることを動作中に常時検出可能である。
【００３９】
図５は、信号Ｑと、信号Ｔａと、信号Ｄｉａｇと、信号ｏｕｔの動作波形を示す図である。
信号Ｑは、上述したように、」空気量センサ１中のフリーランニングカウンタ９からの出力であり、その周波数は空気量信号を表している。また、信号Ｔａは同じく空気量センサ１中のパルス幅変調用タイマ１０からの出力であり、そのパルス幅は空気温度を表している。そして、信号ＤｉａｇはＮＯＲ回路１１の出力であり、そのパルス電圧はセンサ１の故障の有無を表している。
【００４０】
また、信号ｏｕｔは、空気量センサ１からの出力信号であり、上述した信号Ｑと信号Ｔａ、及び信号Ｄｉａｇを、ミキシング回路１２でミキシングし、出力ドライバ１３により出力した結果の信号である。
【００４１】
この信号ｏｕｔが１本の伝送線により、制御装置２に伝送され、信号ｏｕｔの周波数、パルス幅及びパルス信号の有無を検出することで、空気量、空気温度及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができる。
【００４２】
このため、電線数を削減でき、低コスト化、低重量化が図れるという効果がある。
【００４３】
つまり、空気量信号を周波数で表し、かつ、空気温度信号、基準周波数情報信号の３つを一つ伝送線で送信するためには、これら３つの信号の送信周波数を同一とする必要がある。
【００４４】
そこで、空気温度信号の伝送周波数を、空気量信号の周波数と同一とし、このパルス幅が空気温度を表すこととし、基準周波数信号については、その情報そのものを伝送するのではなく、後述するように、簡単な演算により、周波数補正を可能とし、１つの伝送線で伝送した情報により、正確な空気量、空気温度が得られるように構成している。
【００４５】
また、故障有無判断報情報信号Ｄｉａｇは、「１」か「０」かにより表すこととしているので、、空気量、空気温度に重畳することが可能である。
【００４６】
したがって、１本の伝送線により、空気量、空気温度及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができる。
【００４７】
図２は、吸入空気圧力を検出するセンシング部３の詳細回路構成を示す図である。
図２において、センシング部３はエレメント部２１と、故障検出部２２、２３とを備えている。エレメント部２１には、抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄによるブリッジ回路が構成されており、圧力センサの場合はこの抵抗が圧力によって変化することを信号Ｓ１と信号Ｓ２の差電圧として検出する。
【００４８】
また、特許文献２等に示した方式の発熱抵抗体式空気流量計とする場合には、これらの抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの抵抗値が空気流量によって変化することを信号Ｓ１と信号Ｓ２の差電圧として検出する。
【００４９】
一方、故障検出部２２（２３）は、トランジスタ２５、２７（３１、３３）、固定抵抗２６、２８（３２、３４）、インバータ２９（３５）、ＮＡＮＤ回路３０（３６）を備えている。
【００５０】
故障検出部２２、２３からの出力信号である診断出力信号Ｄ１、Ｄ２は、正常時には、Ｌｏｗ信号が出力されている。エレメント部２１に故障が発生し、抵抗２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄの中の１つでも断線、または短絡状態となると、診断出力信号Ｄ１、Ｄ２はＨｉｇｈ信号となることで故障を検出することができる。
【００５１】
図３は、吸入空気を検出するセンシング部４の詳細回路構成を示す図である。
図３において、センシング部４は、定温度制御部４１と、故障検出部４２とを備える。
【００５２】
定温度制御部４１は、発熱抵抗体４３と、温度検出抵抗４５と、固定抵抗４４及び４６と、オペアンプ４７とによるブリッジ回路が構成されている。そして、おり、発熱抵抗体４３の温度と、被測定空気との温度差が一定とする電流がブリッジ回路に流れ加熱制御されている。
【００５３】
特許文献１等に記載された熱式空気流量計を使用する場合は、この加熱電流を固定抵抗４４によって電圧変換した信号Ｓ３を空気流量信号として検出する。また、特許文献２等に記載された熱式空気流量計を使用する場合はヒーターとしている。
【００５４】
また、故障検出部４２は、コンパレータ４８、４９と、基準電圧源５０、５１と、ＮＡＮＤ回路５２とを備え、故障検出部４２の出力信号である診断出力信号Ｄ３は、正常時にはＬｏｗ信号となっている。
【００５５】
定温度制御部４１に故障が発生し、発熱抵抗体４３と温度検出抵抗４５のうちの１つでも断線、または短絡状態となると、診断出力信号Ｄ３はＨｉｇｈ信号が出力されるので、これにより故障を検出することができる。
【００５６】
図４は、吸入空気温度検出部５の詳細回路構成を示す図である。
図４において、吸入空気温度検出部５は、感温抵抗体６１と、固定抵抗６２とを備えている。そして、温度検出部５は、感温抵抗体６１の抵抗値が被測定空気温度によって変化することから抵抗値の変化を空気温度の変化として検出し、電気信号として出力している。
【００５７】
なお、この感温抵抗体６１は、サーミスタによって実現しても良いし、集積回路に使われるポリシリコン抵抗や拡散抵抗によって実現しても良い。
【００５８】
図１に示した空気量センサ１のアナログ−デジタル変換器６、７と、デジタルシグナルプロセッサ８と、周波数カウンタ９と、パルス幅変調用タイマ１０とは、クロック発生器１４が生成する動作クロック信号を基準信号として動作している。
【００５９】
このクロック発生器１４は、水晶発振子より安価な、リングオシュレータ回路や、抵抗、コンデンサによる発振回路を用いて構成されている。
【００６０】
ところで、エンジン制御に使われるマイクロコンピュータを動作させる場合、マイクロコンピュータの動作基準信号を発生するクロック発生器は、動作精度が高く安定な水晶振動子等を用いる場合が多い。
【００６１】
一方、低コストが要求される空気量センサ等のセンサでは高価な水晶振動子を用いることはできない。このため、安価なリングオシュレータ回路や、抵抗とコンデンサによる発振回路を用いる必要があるが、このような安価な発振回路を単に用いた場合は、温度に対する安定度を確保することが難しい。
【００６２】
このため、安価な発振回路を単に使用した場合は、空気流量検出信号である周波数が基準クロック周波数の変化によって誤差が発生してしまう。
【００６３】
本発明は、安価な発振回路を用いても、温度に対する安定度を確保し、誤差の発生を抑制することができるように構成したものである。。
【００６４】
すなわち、本発明によれば、安価な発振回路による基準クロック周波数を基準として、パルス幅変調用タイマ１０によって、パルス幅が空気温度を表すパルス幅信号Ｔａとして出力する。また、上述したように、空気量信号Ｑを出力するフリーランニングカウンタ９も安価な発振回路による基準クロック周波数を基準として動作する。
【００６５】
このため、空気量を表す周波数信号を、パルス幅信号から得られる周波数信号により、わり算することにより、クロック周波数の変動が相殺され、正確な空気量を検知することができる。
【００６６】
つまり、空気流量を表す信号をＳＱとし、センサから出力される補正前の空気量信号を表す周波数信号をｆＱ、パルス幅から求めたクロック信号周波数をｆＣＬＫとすると、空気量を表す信号ＳＱは次式（１）で求められる。
ＳＱ＝ｆＱ/ｆＣＬＫ ----- （１）
すなわち、図５に示した出力信号ｏｕｔのパルス幅から、空気温度が得られ、出力信号ｏｕｔの周波数信号を、出力信号ｏｕｔのパルス幅から算出した周波数信号でわり算することにより、正確な空気量信号を得ることができる。また、出力信号ｏｕｔが、一定期間（例えば、伝送信号の１周期＋誤差分を加味した周期）以上、lowレベルの場合は、故障が発生したと判断することができる。
【００６７】
これによって、空気量、空気温度、故障判断情報を、一つの伝送線で伝送可能であるとともに、空気量については、安価な発振回路を用いながら、温度変化による誤差の発生が抑制され、高精度の検出が可能である。
【００６８】
なお、空気温度信号については、補正は行われないが、空気温度情報は、空気量情報ほど精度が要求されないからである。
【００６９】
以上のように、本発明の第１の実施形態によれば、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量なエンジン吸入空気量センサ及びエンジン吸入空気量検出システムを実現することができる。
【００７０】
図６は、本発明の第２の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサの概略構成図であり、図７は、図６に示した例における信号のタイムチャートである。
【００７１】
ところで、空気流量信号の変化に比べて、空気温度信号やクロック信号の変化は遅いという特徴がある。このため、図６には示していないが、制御装置２におけるパルス幅検出用のタイマー１８のサンプリング周波数はできるだけ遅くし、マイコンの負荷を低減したい。これは、制御装置２のマイコンの主たる動作はエンジン制御であるため、他の動作に対する負担をできるだけ軽減するという要求によるものである。
【００７２】
しかし、単に、上記マイコンのサンプリング周波数を遅くすると、パルス幅検出の分解能が悪化するため、たとえ、制御装置２側で平均化処理を行っても検出精度が得られない。
【００７３】
そこで、本発明の第２の実施形態においては、センサ１側にディザ回路１９を設け、パルス幅変調用タイマー１０の入力にホワイトノイズを重畳させている。
なお、他の構成は、図１に示した例と同様となっている。
【００７４】
パルス幅変調用タイマー１０の入力にホワイトノイズを重畳させた結果、図７に示す動作波形のごとく、パルス幅変調用タイマー１０の出力信号Ｔａには立ち下がり信号のみホワイトノイズが重畳される。
【００７５】
このホワイトノイズが重畳されたパルス幅信号を、制御装置２側で多数個データを蓄積し、次式（２）に示すような平均化処理をすることで、タイマー１８のサンプリング周波数を早くすることなく、空気温度信号やクロック信号を高精度に伝達することができる。
【００７６】
tHigh-ave＝(tHigh1+tHigh2+----+tHighn)/n ----- （２）
以上のような構成とすることで、エンジン制御装置側の演算負荷を増やすことなく、低分解能なサンプリングであっても、高精度に信号を制御装置に伝達できるという効果がある。
【００７７】
つまり、本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる他、低分解能なサンプリングであっても、高精度に信号を制御装置に伝達できるという効果がある。
【００７８】
なお、上述した例は、本発明を自動車用エンジン吸入空気流量検知装置に適用した場合の例であるが、自動車用エンジンに限らず、流体の流量と、この流量を補正する温度信号等の補正信号を出力する装置であれば、適用することができる。例えば、プラントのフィールドにおける流体の流量を、計器室に伝送する装置にも本発明は適用可能である。
【００７９】
また、上述した例においては、流量信号の補正信号として、温度（補正要素）信号を用い、補正要素センサとして温度センサを用いたが、温度以外のものを補正要素とする信号を用いることも可能である。例えば、補正要素として圧力を用い、補正要素センサとして圧力センサを使用し、圧力信号を補正信号として伝送することもできる。
【００８０】
さらに、上述した例においては、補正信号をパスル幅変調することとしたが、パルス幅変調には限らず、パルス振幅変調も適用可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、１本の信号線に重畳された周波数とパルス幅、及びパルス信号の有無を検出することで、空気量と空気温度、及び故障診断結果の３つの信号を制御装置に伝達することができ、電線数を削減でき、低コスト化、低重量化が図れるという効果がある。
【００８２】
また、信号線を増やすことなくセンサの基準動作クロックの変化影響をキャンセルできるため、低コスト化と高精度化が両立できるという効果がある。
【００８３】
更に、制御装置側の演算負荷を増やすことなく、高精度に信号を伝達できるという効果がある。
【００８４】
つまり、本発明によれば、信頼性が高く、且つ様々な検出信号を１本の電線に載せて制御装置に伝達することができ、高精度で低重量な流体流量検知装置及び流体流量量検出システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサを用いたエンジン吸入空気量検出システムの概略構成図である。
【図２】本発明の吸入空気圧力を検出するセンシング部の詳細回路構成を示す図である。
【図３】本発明の吸入空気を検出するセンシング部の詳細回路構成を示す図である。
【図４】本発明の吸入空気温度検出部の詳細回路構成を示す図である。
【図５】本発明による、信号動作波形を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態である自動車用エンジン吸入空気量センサの概略構成図である。
【図７】図６に示した例における信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
１ 空気量センサ
２ エンジン制御装置
３ センシング部
４ 吸気流量センシング部
５ 吸入空気温度検出部
６、７ アナログ−デジタル変換器
８ デジタルシグナルプロセッサ
９ フリーランニングカウンタ
１０ パルス幅変調用タイマ
１１ ＮＯＲ回路
１２ ミキシング回路
１３ 出力ドライバ
１４ クロック発生器
１５ 基準電源
１６、２６、２８ 固定抵抗
１７ 周波数カウンタ
１８ パルス幅計測用タイマー
１９ ディザ回路
２１ エレメント部
２２、２３ 故障検出部
２４ 抵抗
２５、２７ トランジスタ
２９ インバータ
３０、３６、５２ ＮＡＮＤ回路
３１、３３ トランジスタ
３２、３４、４４ 固定抵抗
３５ インバータ
４１ 定温度制御部
４２ 故障検出部
４３ 発熱抵抗体
４５ 温度検出抵抗
４６、６２ 固定抵抗
４７ オペアンプ
４８、４９ コンパレータ
５０、５１ 基準電圧
６１ 感温抵抗体
Claims (7)
- 流体の流量を検出する流量センサと、
上記流量センサからの流量検知信号を補正するため補正要素を検知する補正要素センサと、
基準クロック信号発生手段と、
上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する流量周波数信号変換手段と、
上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記補正要素センサにより検出された補正要素に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、
上記流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段と、
を備え、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、流体流量情報が得られることを特徴とする流体流量検知装置。 - 請求項１記載の流体流量検知装置において、上記流量センサと、上記補正要素センサとは、それぞれ、故障検知手段を備え、これら故障検知手段から出力される故障の有無により、信号レベルが変化する故障診断信号が、上記信号合成手段に出力され、故障診断信号と、流量周波数信号変換手段からの出力信号と、パルス幅変換手段からの出力信号とを合成して一つの出力信号とすることを特徴とする流体流量検知装置。
- 請求項１又は２記載の空気流量を検出する流体流量検知装置において、上記流体は自動車のエンジン吸入空気量であることを特徴とする流体流量検知装置。
- 請求項３記載の流体流量検知装置において、上記流量センサは、発熱抵抗体式空気流量計あることを特徴とする流体流量検知装置。
- 請求項４記載の流体流量検知装置において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の温度を検出する温度検出器であることを特徴とする流体流量検知装置。
- 請求項４記載の流体流量検知装置において、上記補正要素センサは、エンジン吸入空気の圧力を検出する圧力検出器であることを特徴とする流体流量検知装置。
- 自動車のエンジン制御システムにおいて、
エンジン吸入空気流量を検出し、流量信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する吸入空気流量流量センサと、
上記流量センサからの流量検知信号を補正するエンジン吸入空気温度を検知し、温度検出信号を出力するとともに、自身の故障を検知し、故障の有無によりレベルが変化する故障信号を出力する温度検出センサと、
基準クロック信号発生手段と、
上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記流量センサにより検出された流量に応じた周波数信号に変換する空気流量周波数信号変換手段と、
上記基準クロック信号発生手段から出力される基準クロック信号に基づいて動作し、上記温度検出センサにより検出された空気温度に応じたパルス幅を有し、上記流量周波数信号変換手段からの周波数信号と同一の周波数を有するパルス信号に変換するパルス幅変換手段と、
上記流量周波数信号変換手段からの故障検知信号及び流量周波数信号と、パルス幅変換手段からの故障検知信号及びパルス幅変換信号とを合成して一つの出力信号とする信号合成手段と、
上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から算出される周波数信号で、上記上記信号合成手段により合成された信号の周波数信号を割り算することにより、空気流体流量情報を算出し、上記信号合成手段により合成された信号のパルス幅から空気温度情報を算出し、上記信号合成手段により合成された故障検知信号により、故障を検知する演算し、エンジンの動作を制御するエンジン制御手段と、
を備えることを特徴とする自動車のエンジン制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002372693A JP2004205283A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 流体流量検知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002372693A JP2004205283A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 流体流量検知装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004205283A true JP2004205283A (ja) | 2004-07-22 |
Family
ID=32811227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002372693A Pending JP2004205283A (ja) | 2002-12-24 | 2002-12-24 | 流体流量検知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004205283A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138688A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | 流体流量計及びそれを用いたエンジン制御システム |
| JP2013061722A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 車載センサ、自動車用制御装置、自動車制御システム |
-
2002
- 2002-12-24 JP JP2002372693A patent/JP2004205283A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006138688A (ja) * | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Hitachi Ltd | 流体流量計及びそれを用いたエンジン制御システム |
| JP2013061722A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 車載センサ、自動車用制御装置、自動車制御システム |
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