JP2017201293A - Determination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用内燃機関に吸入される吸入空気の湿度を測定する湿度センサの故障を判定する判定装置に関する。 The present invention relates to a determination device that determines a failure of a humidity sensor that measures the humidity of intake air taken into a vehicle internal combustion engine.
近年、内燃機関の燃費の向上や排気ガスのクリーン化の目的で、吸入空気の湿度を測定する要求が高まっている。
吸入空気の湿度を測定する湿度センサとしては、以下の構成のものが公知となっている。
湿度センサは、車両用内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気路に存在する感湿膜を有し、感湿膜の静電容量から吸入空気の相対湿度を出力する湿度検出部と、感湿膜の温度を検出し、温度を出力する温度検出部と、感湿膜を加熱する加熱部とを備えている。そして、感湿膜を加熱部で常時加熱し、感湿膜の結露や汚損を抑制することで、湿度の検出精度を保っている(例えば、特許文献1参照。)。
In recent years, there is an increasing demand for measuring the humidity of intake air for the purpose of improving the fuel consumption of an internal combustion engine and cleaning exhaust gas.
As a humidity sensor for measuring the humidity of the intake air, one having the following configuration is known.
The humidity sensor has a humidity sensitive film that exists in the intake passage through which the intake air drawn into the vehicle internal combustion engine flows, and outputs a relative humidity of the intake air from the capacitance of the moisture sensitive film, A temperature detection unit that detects the temperature of the wet film and outputs the temperature, and a heating unit that heats the moisture sensitive film are provided. And humidity detection accuracy is maintained by always heating a moisture sensitive film in a heating part, and suppressing dew condensation and pollution of a moisture sensitive film (for example, refer to patent documents 1).
ここで、湿度の検出精度を悪化させる要因としては、感湿膜の結露や汚損だけではなく、湿度検出部自体の故障も考えられる。
しかし、特許文献1の湿度センサは、湿度センサ自体の故障を検出する構成とはなっていない。
Here, as a factor for deteriorating the humidity detection accuracy, not only dew condensation or contamination of the moisture sensitive film but also a failure of the humidity detection unit itself can be considered.
However, the humidity sensor of Patent Document 1 is not configured to detect a failure of the humidity sensor itself.
なお、特許文献1の湿度センサは、加熱部によって湿度検出部および温度検出部を加熱し続ける構成であるため、温度検出部の温度が上昇してしまい、吸入空気の温度の検出精度が悪化してしまう。また、湿度検出部の温度が上昇することに伴って感湿膜の温度も上昇してしまい、絶対湿度の検出精度の低下も招いてしまう(図10参照。)。さらに、加熱部を加熱し続けているため、電力の消費量も増大してしまう。 In addition, since the humidity sensor of patent document 1 is the structure which continues heating a humidity detection part and a temperature detection part with a heating part, the temperature of a temperature detection part will rise and the detection accuracy of the temperature of intake air will deteriorate. End up. Further, as the temperature of the humidity detection unit increases, the temperature of the moisture sensitive film also increases, leading to a decrease in absolute humidity detection accuracy (see FIG. 10). Furthermore, since the heating unit is continuously heated, power consumption is also increased.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸気路に存在する感湿膜を有する湿度センサの故障を検出できる判定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a determination device capable of detecting a failure of a humidity sensor having a moisture sensitive film present in an intake passage.
本発明の判定装置は、車両用の内燃機関に吸入される吸入空気が流れる吸気路に存在する感湿膜を有し、感湿膜の静電容量から吸入空気の相対湿度を出力する湿度検出部と、感湿膜の温度を検出し、温度を出力する温度検出部と、感湿膜を加熱する加熱部とを備える湿度センサの故障を判定する。 The determination apparatus of the present invention has a humidity sensing film that exists in an intake passage through which intake air drawn into an internal combustion engine for a vehicle flows, and outputs humidity detection that outputs the relative humidity of the intake air from the capacitance of the moisture sensing film And detecting a temperature of the moisture-sensitive film, and determining a failure of a humidity sensor including a temperature detection unit that outputs the temperature and a heating unit that heats the moisture-sensitive film.
また、感湿膜は、加熱部によって加熱されることで温度が上昇する。
ここで、所定時において検出される前記温度を元温度、元温度における相対湿度を元相対湿度、加熱部による加熱後、または、加熱部による加熱停止後に検出される元温度と異なる温度を後温度、および、後温度における相対湿度を後相対湿度と称する。
In addition, the temperature of the moisture sensitive film is increased by being heated by the heating unit.
Here, the temperature detected at a predetermined time is the original temperature, the relative humidity at the original temperature is the original relative humidity, the temperature that is different from the original temperature detected after heating by the heating unit or after the heating unit stops heating is the post temperature. The relative humidity at the post temperature is referred to as post relative humidity.
そして、元相対湿度および後温度とから推定される後温度における相対湿度の推定値と、後相対湿度とを比較することで湿度検出部の故障を判定する故障判定部を備える。 And the failure determination part which determines the failure of a humidity detection part by comparing the estimated value of the relative humidity in the back temperature estimated from the original relative humidity and the back temperature with the back relative humidity is provided.
これにより、後温度における相対湿度の推定値と実際の後相対湿度とを比較し、例えば、両者の値の差が所定値より大きく離れていた場合には湿度検出部の故障であると判定できる。
このため、吸気路に存在する感湿膜を有する湿度検出部の故障を検出できる。
なお、温度検出部の出力する温度とは、温度に変換することのできる、例えば、電圧値のような電気信号を含む。
同様に、湿度検出部の出力する相対湿度とは、相対湿度に変換することのできる、例えば、電圧値のような電気信号を含む。
Thereby, the estimated value of the relative humidity at the post-temperature is compared with the actual post-relative humidity. For example, when the difference between the two values is larger than a predetermined value, it can be determined that the humidity detection unit is malfunctioning. .
For this reason, it is possible to detect a failure of the humidity detector having the moisture sensitive film present in the intake passage.
Note that the temperature output from the temperature detection unit includes an electrical signal such as a voltage value that can be converted into a temperature.
Similarly, the relative humidity output from the humidity detector includes an electrical signal such as a voltage value that can be converted into relative humidity.
以下において、発明を実施するための形態を、実施例を用いて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described using examples. In addition, an Example discloses a specific example, and it cannot be overemphasized that this invention is not limited to an Example.
[実施例の構成]
先ず、図1を参照して湿度測定装置1の組み込まれた車両用の内燃機関2の吸排気システムを説明する。ここで、湿度測定装置1は、後述する湿度センサ3と判定装置5を有する。
[Configuration of Example]
First, an intake / exhaust system of a vehicle
内燃機関2は、吸入空気を気筒に導く吸気路6と気筒内で発生した排気ガスを大気中に排出する排気路7とを備えている。
吸気路6は、吸気管、インテークマニホールドおよび吸気ポートの各内部通路によって構成される。
吸気管は、外気の取入口からインテークマニホールドまでの通路部材であり、その吸気管には、吸入空気中に含まれる塵や埃を除去するエアクリーナ8、吸入空気の湿度を測定する湿度センサ3、吸入空気の流量を測定する流量センサ9、気筒内に吸引される吸入空気量の調整を行うスロットルバルブ10等が設けられる。
また、吸気路6のスロットルバルブ10の下流側には吸入空気の圧力を測定する吸気圧センサ11が配される。
The
The
The intake pipe is a passage member from the outside air intake port to the intake manifold. The intake pipe includes an
An
なお、インテークマニホールドは、吸気管から供給される吸入空気を内燃機関2の各気筒内に分配する分配管である。
吸気ポートは、内燃機関2のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、インテークマニホールドにより分配された吸入空気を気筒内に導く。
The intake manifold is a distribution pipe that distributes the intake air supplied from the intake pipe into each cylinder of the
The intake port is formed for each cylinder in the cylinder head of the
排気路7は、排気ポート、エキゾーストマニホールドおよび排気管の各内部通路によって構成される。
排気ポートは、吸気ポートと同様、内燃機関2のシリンダヘッドにおいて気筒毎に形成されて、気筒内で発生した排気ガスをエキゾーストマニホールドへ導く。
エキゾーストマニホールドは、各排気ポートから排出される排気ガスの集合管である。
また、排気路7には、排気ガス中の酸素の濃度を測定する空燃比センサ12が配される。
The exhaust passage 7 is constituted by internal passages of an exhaust port, an exhaust manifold, and an exhaust pipe.
Like the intake port, the exhaust port is formed for each cylinder in the cylinder head of the
The exhaust manifold is a collecting pipe for exhaust gas discharged from each exhaust port.
An air-
なお、吸気ポートおよび排気ポートの形成されるシリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポートの出口端を開閉する吸気バルブと、排気ポートの入口端を開閉する排気バルブとが設けられている。 The cylinder head in which the intake port and the exhaust port are formed is provided with an intake valve that opens and closes the outlet end of the intake port and an exhaust valve that opens and closes the inlet end of the exhaust port for each cylinder.
ここで、内燃機関2は、電子制御ユニット(以下、ECU13と呼ぶ。)によって運転状態が制御される。
ECU13は、内燃機関2の運転状態や制御状態を示すパラメータを検出する各種センサから信号が入力されている。また、ECU13は、入力された信号を処理する入力回路、入力された信号に基づき、内燃機関2の制御に関する制御処理や演算処理を行うCPU、内燃機関2の制御に必要なデータやプログラム等を記憶して保持する各種のメモリ、CPUの処理結果に基づき、内燃機関2の制御に必要な信号を出力する出力回路等を備えている。
Here, the operating state of the
The
なお、ECU13に信号を出力する各種センサには、湿度センサ3、流量センサ9、吸気圧センサ11、空燃比センサ12の他に、内燃機関2の作動油の温度を検出する油温センサ14、内燃機関2の回転数を検出する回転数センサ15等が含まれている。
そして、これらの信号に基づいて、ECU13は、スロットルバルブ10を制御して吸入空気の流量を増減させたり、燃料を噴射する燃料噴射弁16を制御して内燃機関2への燃料噴射量を増減させたりすることで内燃機関2の運転状態を制御している。
また、ECU13は、後に詳述する判定装置5を有している。
In addition to the
Based on these signals, the
Moreover, ECU13 has the
図2を参照して、実施例の湿度センサ3および流量センサ9について詳しく説明する。
流量センサ9は、吸気路6に配される。
以下、吸気路6における吸入空気の流れる方向を、方向Fと呼ぶことがある。
With reference to FIG. 2, the
The
Hereinafter, the direction in which the intake air flows in the
流量センサ9は、流量センサチップ17を保持するとともに吸気路6の内周に突き出し、吸入空気の流量を検出する。
流量センサ9は、樹脂材料によって設けられ、内部に通路が形成されている。
流量センサ9の内部に形成される通路の構造は、例えば、バイパス通路18とサブバイパス通路19とが設けられている。
The
The
As for the structure of the passage formed inside the
バイパス通路18は、吸気路6を流れる吸入空気の一部が流れる通路であり、方向Fに沿うように通路が形成されている。そして、バイパス通路18の上流側に取入口18aが設けられ、バイパス通路18の下流側に排出口18bが設けられる。
なお、バイパス通路18の下流側には、バイパス通路18を通過する吸入空気の流れを絞る排出口絞り18cが形成されている。
The
A discharge port restrictor 18 c that restricts the flow of intake air passing through the
サブバイパス通路19は、排出口絞り18cで絞られたバイパス通路18を流れる吸入空気の一部が流入する入口19aと、サブバイパス通路19を通過した吸入空気を吸気路6へ戻す出口19bとを備える。そして、入口19aから流入した吸入空気を流量センサ9の内部でUターンさせ出口19bへと導く。
The
流量センサチップ17は、流量を出力する流量検出部を有し、流量検出部は吸入空気の流量に感応する流量検出素子20を有する。ここで流量検出素子20は、サブバイパス通路19の内部を通過する吸入空気の伝熱により流量を測定する伝熱式となっており、発熱抵抗体と測温抵抗体を表面に有する周知の構成となっている。
なお、流量検出部の出力する流量とは、流量に変換することのできる、例えば、電圧値のような電気信号を含む。
The flow
The flow rate output from the flow rate detection unit includes an electrical signal such as a voltage value that can be converted into a flow rate.
湿度センサ3は、湿度センサチップ21を保持するとともに流量センサ9から離れて吸気路6の内周に突き出し、吸入空気の湿度を検出する。
湿度センサ3は、突き出す方向を長手方向とした場合、長手方向が方向Fに直交するように突き出している。
湿度センサチップ21は、例えば、吸入空気の湿度に感応する感湿膜22を有する。ここで、湿度センサチップ21は、感湿膜22を自身の表面に有し、感湿膜22が吸気路6に露出するように湿度センサ3に保持されている。より具体的には、湿度センサチップ21は、感湿膜22の表面が長手方向に平行かつ方向Fに平行になるように保持されている。
The
The
The
湿度センサチップ21は、例えば、湿度に応じて感湿膜22の静電容量が変化する静電容量式となっており、相対湿度を出力するものである。そして、感湿膜22は、高分子膜であり、周囲の湿度に応じて取り込む水分子の量が変化することで自身の静電容量が変化する。
より具体的には、センサチップ21は、図3に示すように、感湿膜22中に水分子が周囲の湿度に応じた量だけ入り込むことで、電極間で検出される静電容量値が変化する構成となっている。なお、図中点線は、電気力線を表している。
The
More specifically, as shown in FIG. 3, the
ここで、湿度センサ3と流量センサ9とは、基部23にともに接続されている。すなわち、基部23は、湿度センサ3と流量センサ9の突き出しの根元になるように形成されている。なお、基部23は、金型内に湿度センサ3および流量センサ9の端部を収容し金型内に溶融樹脂を注入することで形成される。
Here, the
また、吸気路6において、湿度センサ3および流量センサ9が装着される箇所には、吸気路6の内外を貫通する装着孔が形成されている。そして、基部23が装着孔に嵌め込まれて吸気路6に固定されることで、湿度センサ3および流量センサ9が吸気路6に固定される。
また、基部23にはコネクタ25が設けられ、コネクタ25内の端子から流量および相対湿度の信号が出力されている。ここで、流量と相対湿度とは同一の端子から出力されている。
Further, in the
Further, the
ここで、湿度センサ3は、図4に示すように、湿度センサチップ21、湿度センサチップ21の搭載されるFPC製の回路基板33、回路基板33の端子とワイヤボンディングで接続されるリードフレーム34a〜34dを有し、全体が樹脂部材35によってモールドされている。
ここで、リードフレーム34bは、端部に回路基板33を搭載する搭載部36を有している。そして、リードフレーム34a〜34dの搭載部36とは異なる側の端部、搭載部36の回路基板33を搭載しない側の面、および、湿度センサチップ21の感湿膜22が樹脂部材35から露出している。
なお、搭載部36が樹脂部材35から吸気路6に一部分が露出し吸入空気に晒されているため、湿度センサチップ21の温度も吸入空気の温度と略等しい温度となっている。
Here, as shown in FIG. 4, the
Here, the
Since the mounting
そして、リードフレーム34a〜34dの搭載部36とは異なる側の端部が、それぞれコネクタ25内の端子と電気的に接続している。なお、搭載部36を除くリードフレーム34a〜34dは、基部23内に埋め込まれている。
ここで、リードフレーム34aは、直流電源に接続され、リードフレーム34bは、接地されている。そして、リードフレーム34c、34dは、ECU13との間で、例えば、I2Cのプロトコルに従ってデータ信号をやり取りしている。
The ends of the lead frames 34a to 34d that are different from the mounting
Here, the
ここで、湿度センサチップ21は、図5に示すように、湿度検出部37、温度検出部39、および、加熱部40を有する。
湿度検出部37は、感湿膜22と、感湿膜22の静電容量から相対湿度を検出し相対湿度に対応する電圧信号を出力する相対湿度出力部41とを有する。
温度検出部39は、感湿膜22の温度を検出する測温部42と、測温部42の信号から温度を検出し温度に対応する電圧信号を出力する温度出力部43とを有する。
そして、感湿膜22の近傍に設けられる加熱部40は、感湿膜22を加熱する。
Here, the
The
The
The
そして、湿度センサチップ21は、リードフレーム34a、34bを介する直流電源の電圧によって駆動され、リードフレーム34c、34dを介するECU13の指令信号に従って、相対湿度等の信号を出力したり、加熱部40によって感湿膜22を加熱したりする。
The
[実施例の特徴]
次に、実施例の特徴的な構成について説明する。
実施例の湿度測定装置1は、判定装置5を有している。
そして、判定装置5は、感湿膜22の温度を加熱部40によって昇温させる昇温指令部44と、元相対湿度と後温度とから推定される後温度における相対湿度の推定値と、後相対湿度とを比較することで湿度検出部37の故障を判定する故障判定部45とを備える(図1参照。)。
ここで、加熱部40による感湿膜22の温度上昇の前に検出される温度を元温度、元温度における相対湿度を元相対湿度、加熱部40による感湿膜22の温度上昇の後に検出される温度を後温度、および、後温度における相対湿度を後相対湿度とする。
[Features of Example]
Next, a characteristic configuration of the embodiment will be described.
The humidity measuring device 1 according to the embodiment includes a
Then, the
Here, the temperature detected before the temperature rise of the moisture
なお、元温度、後温度は、図11(a)に示すように温度上昇前後の定温状態における温度であってもよく、図11(b)に示すように温度上昇中の温度であってもよい。
なお、図中黒丸が、元温度、後温度の検出時を表している。
The source temperature and the post temperature may be temperatures in a constant temperature state before and after the temperature rise as shown in FIG. 11 (a), or may be a temperature during the temperature rise as shown in FIG. 11 (b). Good.
In addition, the black circle in the figure represents the detection time of the original temperature and the subsequent temperature.
また、故障判定部45による故障の判定は、相対湿度に基づいて他機器の制御が行われていないときに行われる。
また、故障判定部45による故障の判定後、温度が元温度となった後に、相対湿度に基づいて他機器の制御が行われる。
The failure determination by the
In addition, after the failure is determined by the
また、判定装置5は、以下に説明する異常判定部46、湿度判定部47、条件判定部48、積算回数判定部49を有する(図1参照。)。
異常判定部46は、後温度における相対湿度の推定値と後相対湿度とを比較することで相対湿度の検出値が異常であるか否かを判定する。
湿度判定部47は、異常判定部46が異常と判定したときに元相対湿度および後相対湿度がともに90%以上であるか否かを判定する。
条件判定部48は、湿度判定部47が、元相対湿度および後相対湿度がともに90%以上であると判定したときに所定条件を満たすか否かを判定する。
ここで、所定条件とは、吸入空気の温度が30度以上、かつ、内燃機関2の作動油の温度が80度以上となる条件である。
積算回数判定部49は、条件判定部48が所定条件を満たすと判定したときに積算回数を1増やすとともに積算回数が5を超えるか否かを判定する。
Moreover, the
The abnormality determination unit 46 determines whether or not the detected value of the relative humidity is abnormal by comparing the estimated value of the relative humidity at the rear temperature with the rear relative humidity.
The humidity determination unit 47 determines whether both the original relative humidity and the rear relative humidity are 90% or more when the abnormality determination unit 46 determines that there is an abnormality.
The condition determination unit 48 determines whether or not a predetermined condition is satisfied when the humidity determination unit 47 determines that both the original relative humidity and the rear relative humidity are 90% or more.
Here, the predetermined condition is a condition in which the temperature of the intake air is 30 ° C. or more and the temperature of the working oil of the
When the condition determination unit 48 determines that the predetermined condition is satisfied, the integration number determination unit 49 increases the integration number by 1 and determines whether the integration number exceeds 5.
また、故障判定部45による故障の判定は、吸入空気の温度が10度以下の場合には行わない。
さらに、判定装置5は、故障と判定したときに、報知部50を動作させる信号を出力する(図1参照。)。
The failure determination by the
Furthermore, the
[実施例の制御方法]
実施例の判定装置5の制御方法の具体例を図6のフロー図を用いて説明する。
先ず、ステップS100において、吸入空気の温度が10度より高いか否か判定する。
吸入空気の温度が10度より高い場合(YES)、ステップS110に移行する。
吸入空気の温度が10度以下の場合(NO)、処理を終了する。
なお、吸入空気の温度は、温度検出部39の出力する温度としている。
[Control method of embodiment]
A specific example of the control method of the
First, in step S100, it is determined whether the temperature of the intake air is higher than 10 degrees.
When the temperature of the intake air is higher than 10 degrees (YES), the process proceeds to step S110.
When the temperature of the intake air is 10 degrees or less (NO), the process is terminated.
The temperature of the intake air is the temperature output from the
次に、ステップS110において、相対湿度が他機器の制御に利用されているか否かを判定する。ここで、他機器とは、例えば、スロットルバルブ10や燃料噴射弁16である。
相対湿度が他機器の制御に利用されていると判定した場合(YES)、処理を終了する。
相対湿度が他機器の制御に利用されていないと判定した場合(NO)、ステップS120に移行する。
Next, in step S110, it is determined whether or not the relative humidity is used for controlling other devices. Here, the other devices are, for example, the
When it is determined that the relative humidity is used for controlling other devices (YES), the process is terminated.
When it is determined that the relative humidity is not used for controlling other devices (NO), the process proceeds to step S120.
ここで、相対湿度が他機器の制御に利用されていない時とは、例えば、湿度検出部37への通電開始時、車両の減速時、車両の停止時である。
なお、湿度検出部37への通電開始時には、相対湿度を用いて内燃機関2の制御の開始される前であり、相対湿度が他機器の制御に利用されていない。また、車両の減速時は、内燃機関2への燃料の供給が中断されるので、相対湿度を用いて内燃機関2の制御等が行われておらず、相対湿度が他機器の制御に利用されていない。なお、車両の停止時も、相対湿度が他機器の制御に利用されていない。
Here, the time when the relative humidity is not used for the control of other devices is, for example, the start of energization of the
Note that when the energization of the
次に、ステップS120において、湿度センサチップ21は、相対湿度、温度を判定装置5としてのECU13に出力し、ECU13は自身のメモリ等に相対湿度、温度を、元相対湿度、元温度として記憶させ、ステップS130に移行する。
Next, in step S120, the
次に、ステップS130において、感湿膜22の温度を加熱部40によって昇温させる。
なお、感湿膜22の温度を加熱部40によって昇温させるとは、感湿膜22が加熱部40によって加熱されていない状態から加熱されている状態に移行する場合のみではなく、感湿膜22が加熱部40によって予め加熱されている状態から、さらに加熱されている状態に移行する場合を含む。
なお、ステップS130が昇温指令部44の機能に相当する。
そして、ステップS140に移行する。
Next, in step S <b> 130, the temperature of the moisture
Note that the temperature of the moisture
Step S <b> 130 corresponds to the function of the temperature increase command unit 44.
Then, the process proceeds to step S140.
次に、ステップS140において、湿度センサチップ21は、相対湿度、温度を判定装置5としてのECU13に出力し、ECU13は自身のメモリ等に相対湿度、温度を、後相対湿度、後温度として記憶させ、ステップS150に移行する。
Next, in step S140, the
次に、ステップS150において、元相対湿度と後温度とから推定される後温度における相対湿度の推定値と、後相対湿度とを比較することで相対湿度の検出値が異常であるか否かを判定する。
なお、ステップS150が異常判定部46の機能に相当する。
Next, in step S150, it is determined whether or not the detected value of relative humidity is abnormal by comparing the estimated value of relative humidity at the post-temperature estimated from the original relative humidity and the post-temperature with the post-relative humidity. judge.
Step S150 corresponds to the function of the abnormality determination unit 46.
より具体的には、図7に示す湿り空気線図を用いることで元相対湿度から、先ず、絶対湿度量が算出できる。例えば、元温度25度、元相対湿度50%のときに絶対湿度は10g/kgとなる。そして、絶対湿度量は感湿膜22の加熱によっても変化しないので、湿り空気線図から後温度における相対湿度の値を推定することができる。例えば、後温度35度、絶対湿度10g/kgのときの相対湿度の推定値は、28.3%となる。そして、後温度における相対湿度の推定値と後相対湿度とが略一致するか否かによって湿度検出部37の検出値が異常であるか否かを判定する(図8参照。)。なお、図中矢印は、図8(a)の温度変化に対応する相対湿度の変化を表している。
なお、湿り空気線図は、ECU13のメモリ等にデータセット、または、計算式として予め記憶されている。
More specifically, the absolute humidity amount can be calculated first from the original relative humidity by using the wet air diagram shown in FIG. For example, when the original temperature is 25 degrees and the original relative humidity is 50%, the absolute humidity is 10 g / kg. Since the absolute humidity does not change even when the moisture
The wet air diagram is stored in advance in the memory of the
検出値が異常であると判定した場合(YES)(図8(b)点線参照。)、ステップS160に移行する。
検出値が異常でないと判定した場合(NO)(図8(a)参照。)、ステップS230に移行し、加熱部40による感湿膜22の昇温を停止する。そして、ステップS240に移行し、温度検出部39によって検出される感湿膜22の温度が元温度となるまで待機した後に処理を終了する。
なお、処理終了後には、相対湿度に基づいて他機器の制御を行うことができる。
なお、図8(a)および図8(b)は、それぞれ感湿膜22の昇温前後における元温度、元相対湿度、および、後温度、後相対湿度の時間変化を表している。
When it is determined that the detected value is abnormal (YES) (see the dotted line in FIG. 8B), the process proceeds to step S160.
When it is determined that the detected value is not abnormal (NO) (see FIG. 8A), the process proceeds to step S230, and the heating of the moisture
Note that after the processing is completed, it is possible to control other devices based on the relative humidity.
FIG. 8A and FIG. 8B show temporal changes in the original temperature, the original relative humidity, the subsequent temperature, and the rear relative humidity before and after the temperature increase of the moisture
次に、ステップS160において、元相対湿度および後相対湿度が90%以上であるか否かを判定する。
元相対湿度および後相対湿度が90%以上であると判定した場合(YES)(図9(b)参照。)、ステップS170に移行する。
後相対湿度が90%未満であると判定した場合(NO)(図9(a)参照。)、ステップS200に移行する。
なお、ステップS160が湿度判定部47の機能に相当する。
なお、図9(a)および図9(b)は、それぞれ感湿膜22の昇温前後における元温度、元相対湿度、および、後温度、後相対湿度の時間変化を表している。
Next, in step S160, it is determined whether the original relative humidity and the rear relative humidity are 90% or more.
When it is determined that the original relative humidity and the rear relative humidity are 90% or more (YES) (see FIG. 9B), the process proceeds to step S170.
When it is determined that the rear relative humidity is less than 90% (NO) (see FIG. 9A), the process proceeds to step S200.
Step S160 corresponds to the function of the humidity determination unit 47.
FIG. 9A and FIG. 9B show temporal changes in the original temperature, the original relative humidity, the subsequent temperature, and the rear relative humidity before and after the temperature increase of the moisture
次に、ステップS170において、吸入空気の温度が30度以上、かつ、内燃機関2の作動油の温度が80度以上の条件を満たしているか否かを判定する。
吸入空気の温度が30度以上、かつ、内燃機関2の作動油の温度が80度以上の条件を満たしていると判定した場合(YES)、ステップS180に移行する。
吸入空気の温度が30度以上、かつ、内燃機関2の作動油の温度が80度以上の条件を満たしていないと判定した場合(NO)、ステップS230に移行し、加熱部40による感湿膜22の昇温を停止する。そして、ステップS240に移行し、温度検出部39によって検出される感湿膜22の温度が元温度となるまで待機した後に処理を終了する。
なお、ステップS170が条件判定部48の機能に相当する。
Next, in step S170, it is determined whether the temperature of the intake air is 30 degrees or higher and the temperature of the hydraulic oil of the
When it is determined that the temperature of the intake air is 30 degrees or higher and the temperature of the hydraulic oil of the
When it is determined that the temperature of the intake air is 30 degrees or higher and the temperature of the hydraulic oil of the
Step S <b> 170 corresponds to the function of the condition determination unit 48.
次に、ステップS180において、積算回数を1増やしステップS190に移行する。
次に、ステップS190において、積算回数が5を上回るか否か判定する。
積算回数が5を上回ると判定した場合(YES)、ステップS200に移行し故障と判定し、ステップS210に移行し、加熱部40による感湿膜22の昇温を停止した後、ステップS220に移行する。そして、ステップS220において、報知部50を動作させる信号を出力する。なお、ステップ150およびステップS200が故障判定部45の機能に相当する。
積算回数が5以下と判定した場合(NO)、ステップS230に移行し、加熱部40による感湿膜22の昇温を停止する。そして、ステップS240に移行し、温度検出部39によって検出される感湿膜22の温度が元温度となるまで待機した後に処理を終了する。
なお、ステップS180とステップS190が積算回数判定部49の機能に相当する。
Next, in step S180, the number of integration is increased by 1, and the process proceeds to step S190.
Next, in step S190, it is determined whether the number of integrations exceeds 5.
If it is determined that the number of integration exceeds 5 (YES), the process proceeds to step S200, it is determined that there is a failure, the process proceeds to step S210, the heating of the moisture
When it determines with the frequency | count of integration being 5 or less (NO), it transfers to step S230 and stops the temperature rising of the moisture
Note that steps S180 and S190 correspond to the function of the integration number determination unit 49.
[実施例の効果]
実施例の判定装置5は、元相対湿度および後温度とから推定される後温度における相対湿度の推定値と、後相対湿度とを比較することで湿度検出部37の故障を判定する故障判定部45を備える。
[Effect of Example]
The
これにより、後温度における相対湿度の推定値と実際の後相対湿度とを比較し、例えば、両者の値の差が所定値より大きく離れていた場合には湿度検出部37の故障であると判定できる。
このため、吸気路6に存在する感湿膜22を有する湿度検出部37の故障を検出できる。
Thereby, the estimated value of the relative humidity at the rear temperature is compared with the actual rear relative humidity. For example, when the difference between the two values is larger than a predetermined value, it is determined that the
For this reason, it is possible to detect a failure of the
実施例の判定装置5によれば、故障判定部45による故障の判定は、相対湿度に基づいて他機器の制御が行われていないときに行われる。
これにより、他機器の制御時に感湿膜22の加熱部40による加熱は行われていないため、感湿膜22の温度は上昇していない。このため、湿り空気線図から算出される絶対湿度の精度を確保できる。
According to the
Thereby, since the
ここで、感湿膜22の温度が高いほど、相対湿度から湿り空気線図を用いて絶対湿度を求める際に、絶対湿度の精度が悪くなってしまう理由について図10を用いて説明する。
例えば、感湿膜22の温度が30度における相対湿度70%の上下3%の変動幅に対応する絶対湿度の変動幅は18.3〜19.7g/kgである。なお、温度が30度、相対湿度70%の場合における絶対湿度は、18.8g/kgである。
これに対し、感湿膜22の温度が50度における絶対湿度18.8g/kgにおける相対湿度の上下3%の変動幅に対応する絶対湿度の変動幅は16.4〜21.3g/kgとなっている。
Here, the reason why the accuracy of the absolute humidity is deteriorated when the absolute humidity is obtained from the relative humidity using the humid air diagram as the temperature of the moisture
For example, the variation range of the absolute humidity corresponding to the variation range of 3% above and below the relative humidity of 70% when the temperature of the moisture
On the other hand, the fluctuation range of the absolute humidity corresponding to the fluctuation range of 3% above and below the relative humidity at the absolute humidity of 18.8 g / kg at the temperature of the humidity
すなわち、感湿膜22の温度が高くなればなるほど相対湿度1%のずれに対する絶対湿度のずれ量が大きくなる。
このため、感湿膜22の温度が低いほど、湿り空気線図から求めることのできる絶対湿度の精度は良くなる。
なお、感湿膜22の加熱部40による加熱は、故障の判定時のみであり、常時加熱ではないため消費電力を削減することもできる。
That is, the higher the temperature of the moisture
For this reason, the accuracy of the absolute humidity which can be calculated | required from a humid air diagram becomes so that the temperature of the moisture sensitive film |
Note that heating of the moisture
実施例の判定装置5によれば、故障判定部45による故障の判定後、温度が元温度となった後に、相対湿度に基づいて他機器の制御を行う。
これにより、感湿膜22の温度が元温度に戻った後に、他機器の制御が行われるため、湿り空気線図から算出される絶対湿度の精度をより確保できる。
また、相対湿度が元相対湿度に戻った後に、他機器の制御を行ってもよい。この場合、相対湿度が元相対湿度に戻るのに要する時間は、温度が元温度に戻るのに要する時間より長いため、相対湿度が元相対湿度に戻った後に、他機器の制御を行った方が、絶対湿度の精度をより確保できる。
According to the
Thereby, after the temperature of the moisture sensitive film |
Further, after the relative humidity returns to the original relative humidity, the other devices may be controlled. In this case, the time required for the relative humidity to return to the original relative humidity is longer than the time required for the temperature to return to the original temperature. However, the accuracy of absolute humidity can be secured more.
実施例の判定装置5によれば、湿度センサ3は、湿度検出部37を有する湿度センサチップ21を有しており、加熱部40も有している。
これにより、湿度センサチップ21とは別に加熱部40を設ける必要がなくなる。
また、湿度センサチップ21は、温度検出部39を有する。
これにより、測温部42を感湿膜22の近傍に設けることができるので、感湿膜22の温度をより正確に検出することができる。
なお、測温部42と感湿膜22とが近接しており、加熱による温度上昇検出の時間遅れを抑制できるため、故障検出の際に、特にPID制御等の温度制御を行って感湿膜22の温度を一定に保つ必要がない。
According to the
Thereby, it is not necessary to provide the
The
Thereby, since the
In addition, since the
実施例の判定装置5は、異常判定部46、湿度判定部47、条件判定部48、積算回数判定部49を有する。
これにより、感湿膜22上に結露水が付着した状態までをも、故障と判定しないようにしている。
より具体的には、感湿膜22上に結露水が付着した場合、加熱前後で元相対湿度と後相対湿度が変化しない(図9(b)参照。)。このような場合まで、故障と判定しないように結露水が付着する条件であるか否かを条件判定部48で確認している。そして、結露水が付着しない条件であると判定され、さらに積算回数判定部49によって故障判定を繰り返すようであれば故障と判定している。
The
Thereby, even the state where condensed water has adhered to the moisture
More specifically, when condensed water adheres on the moisture
実施例の判定装置5によれば、故障判定部45による故障の判定は、吸入空気の温度が10度以下の場合には行わない。
吸入空気の温度が低いときには、吸入空気の温度が高いときに比して絶対湿度として取り得る値の範囲自体が小さくなるため、この狭い範囲の絶対湿度の値のみを用いて故障の判定を行わなければならなくなる。
According to the
When the temperature of the intake air is low, the range of values that can be taken as the absolute humidity is smaller than when the temperature of the intake air is high. Therefore, the failure determination is made using only the absolute humidity value within this narrow range. Will have to.
そこで、吸入空気の温度を所定値より高い温度とすることで、より広い範囲の絶対湿度の値を故障の判定に用いることができる。これにより、より広い範囲の絶対湿度の値を用いて故障の判定を行うことができるため、故障判定の確度を高めることができ、誤判定を抑制することができる。 Thus, by setting the temperature of the intake air to a temperature higher than a predetermined value, a wider range of absolute humidity values can be used for failure determination. As a result, failure determination can be performed using a wider range of absolute humidity values, so the accuracy of failure determination can be increased and erroneous determination can be suppressed.
実施例の判定装置5によれば、湿度センサ3は、相対湿度を出力する端子と、吸入空気の流量を出力する流量検出部とを有し、流量は相対湿度を出力する端子を介して出力されている。
これにより、湿度検出部37と流量検出部の端子を共通化でき、端子数を削減できる。
According to the
Thereby, the terminals of the
実施例の判定装置5は、故障判定部45が故障と判定したときに、報知部50を動作させる信号を出力する。これにより、車両の乗員に故障を報知し、湿度検出部37が故障したまま内燃機関2を運転させ続けることを防止できる。
The
[変形例]
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
実施例において、湿度センサチップ21は、加熱部40を有していたが、加熱部40を湿度センサチップ21外に設けてもよい。
[Modification]
Various modifications can be considered for the present invention without departing from the gist thereof.
In the embodiment, the
実施例において、湿度判定部47における元相対湿度および後相対湿度の基準値はともに90%以上であったが、この値に拘るものではなく、他の値としてもよい。
実施例において、条件判定部48における所定条件は、吸入空気の温度が30度以上、かつ、内燃機関2の作動油の温度が80度以上の条件であったが、吸入空気の温度、および、内燃機関2の作動油の温度としてこれらの値に拘るものではなく、他の値としてもよい。
In the embodiment, the reference values of the original relative humidity and the rear relative humidity in the humidity determination unit 47 are both 90% or more, but are not limited to this value, and may be other values.
In the embodiment, the predetermined condition in the condition determination unit 48 is a condition in which the temperature of the intake air is 30 degrees or more and the temperature of the hydraulic oil of the
実施例において、積算回数判定部49は、5を超えるか否かによって判定を行っていたが、この値に拘るものではなく、他の値としてもよい。
また、実施例において、故障判定部45による故障の判定の行われない吸入空気の温度は10度以下となっていたが、吸入空気の温度としてこの値に拘るものではなく、他の値としてもよい。
In the embodiment, the integration number determination unit 49 performs the determination based on whether or not the number exceeds 5. However, the value is not limited to this value, and may be another value.
Further, in the embodiment, the temperature of the intake air at which failure determination by the
また、実施例においては、後温度が加熱部40の加熱により元温度より高くなる場合を示したが、後温度が元温度より低くなる構成としてもよい。より具体的には、感湿膜22が加熱部40によって予め加熱されている状態から、加熱部40の加熱を停止することで後温度を元温度より低くすることができる。また、感湿膜22が加熱部40によって予め加熱されている状態から、加熱部40による出力を抑制することによっても後温度を元温度より低くすることができる。
Moreover, in the Example, although the case where after temperature became higher than original temperature by the heating of the
なお、後温度が元温度より低くなる場合であっても、故障判定部45によって、後温度における相対湿度の推定値と実際の後相対湿度とを比較し、例えば、両者の値の差が所定値より大きく離れていた場合には湿度検出部37の故障であると判定することができる。
Even when the rear temperature is lower than the original temperature, the
なお、元温度、後温度は、図12(a)に示すように温度下降前後の定温状態における温度であってもよく、図12(b)に示すように温度下降中の温度であってもよい。
なお、図中黒丸が、元温度、後温度の検出時を表している。
The source temperature and the post temperature may be temperatures in a constant temperature state before and after the temperature decrease as shown in FIG. 12 (a), or may be a temperature during the temperature decrease as shown in FIG. 12 (b). Good.
In addition, the black circle in the figure represents the detection time of the original temperature and the subsequent temperature.
1 湿度測定装置 2 内燃機関 5 判定装置 37 湿度検出部 39 温度検出部
40 加熱部 44 昇温指令部 45 故障判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (16)
前記感湿膜の温度を検出し、この温度を出力する温度検出部(39)と、
前記感湿膜を加熱する加熱部(40)とを備える湿度センサ(3)の故障を判定する判定装置(5)において、
前記感湿膜は、前記加熱部によって加熱されることで前記温度が上昇し、
所定時において検出される前記温度を元温度、この元温度における前記相対湿度を元相対湿度、前記加熱部による加熱後、または、前記加熱部による加熱停止後に検出される前記元温度と異なる前記温度を後温度、および、この後温度における前記相対湿度を後相対湿度と称し、
前記元相対湿度および前記後温度から推定される前記後温度における前記相対湿度の推定値と、前記後相対湿度とを比較することで前記湿度検出部の故障を判定する故障判定部(45)を備えることを特徴とする判定装置。 There is a moisture sensitive film (22) present in the intake passage (6) through which the intake air drawn into the vehicle internal combustion engine (2) flows, and the relative humidity of the intake air is output from the capacitance of the moisture sensitive film A humidity detector (37) to perform,
A temperature detector (39) for detecting the temperature of the moisture sensitive film and outputting the temperature;
In a determination device (5) for determining a failure of a humidity sensor (3) including a heating unit (40) for heating the moisture sensitive film,
The humidity-sensitive film is heated by the heating unit to increase the temperature,
The temperature detected at a predetermined time is an original temperature, the relative humidity at the original temperature is an original relative humidity, the temperature different from the original temperature detected after heating by the heating unit or after heating is stopped by the heating unit And the relative humidity at the post-temperature is referred to as post-relative humidity,
A failure determination unit (45) that determines a failure of the humidity detection unit by comparing the estimated value of the relative humidity at the rear temperature estimated from the original relative humidity and the rear temperature with the rear relative humidity. A determination apparatus comprising:
前記後温度は、前記感湿膜の温度上昇の後に検出されるものであることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 1,
The determination apparatus according to claim 1, wherein the post temperature is detected after the temperature of the moisture sensitive film is increased.
前記後温度は、前記感湿膜の温度下降の後に検出されるものであることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 1,
The determination apparatus according to claim 1, wherein the post temperature is detected after the temperature of the moisture sensitive film is decreased.
前記故障判定部による故障の判定は、前記相対湿度に基づいて他機器の制御が行われていないときに行われることを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The determination apparatus according to claim 1, wherein the determination of a failure by the failure determination unit is performed when other devices are not controlled based on the relative humidity.
前記故障判定部による故障の判定は、前記湿度検出部への通電開始時に行われることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 4,
The determination by the failure determination unit is performed at the start of energization of the humidity detection unit.
前記故障判定部による故障の判定は、車両の減速時に行われることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 4,
The determination by the failure determination unit is performed when the vehicle is decelerated.
前記故障判定部による故障の判定は、車両の停止時に行われることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 4,
The determination of a failure by the failure determination unit is performed when the vehicle is stopped.
前記故障判定部による故障の判定後、前記温度が前記元温度となる、または、前記相対湿度が前記元相対湿度となった後に、前記相対湿度に基づいて他機器の制御が行われることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to any one of claims 1 to 7,
After the failure is determined by the failure determination unit, the temperature becomes the original temperature, or after the relative humidity becomes the original relative humidity, control of other devices is performed based on the relative humidity. Judgment device.
前記湿度センサは、前記湿度検出部を有する湿度センサチップ(21)を有し、
前記湿度センサチップは、前記加熱部を有することを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The humidity sensor has a humidity sensor chip (21) having the humidity detection unit,
The humidity sensor chip includes the heating unit.
前記湿度センサは、前記湿度検出部を有する湿度センサチップを有し、
前記湿度センサチップは、前記加熱部を有さないことを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The humidity sensor has a humidity sensor chip having the humidity detector.
The said humidity sensor chip does not have the said heating part, The determination apparatus characterized by the above-mentioned.
前記湿度センサチップは、前記温度検出部を有することを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus as described in any one of Claim 9 or Claim 10,
The humidity sensor chip includes the temperature detection unit.
前記後温度における前記相対湿度の推定値と、前記後相対湿度とを比較することで検出値が異常か否かを判定する異常判定部(46)と、
この異常判定部が異常と判定したときに前記元相対湿度および前記後相対湿度がともに所定の相対湿度以上であるか否かを判定する湿度判定部(47)と、
この湿度判定部が前記元相対湿度および前記後相対湿度がともに前記所定の相対湿度以上であると判定したときに所定条件を満たすか否かを判定する条件判定部(48)と、
この条件判定部が前記所定条件を満たすと判定したときに積算回数を1増やすとともに前記積算回数が所定回数を超えるか否かを判定する積算回数判定部(49)とを有し、
前記故障判定部は、前記積算回数が前記積算回数判定部によって所定回数を超えたと判定されたときに前記湿度検出部の故障と判定することを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 11,
An abnormality determination unit (46) for determining whether the detected value is abnormal by comparing the estimated value of the relative humidity at the post-temperature and the post-relative humidity;
A humidity determination unit (47) for determining whether or not both the original relative humidity and the rear relative humidity are equal to or higher than a predetermined relative humidity when the abnormality determination unit determines that there is an abnormality;
A condition determination unit (48) for determining whether or not a predetermined condition is satisfied when the humidity determination unit determines that both the original relative humidity and the rear relative humidity are equal to or higher than the predetermined relative humidity;
When this condition determination unit determines that the predetermined condition is satisfied, the integration number is increased by 1, and an integration number determination unit (49) that determines whether the integration number exceeds the predetermined number,
The failure determination unit determines that the humidity detection unit has failed when it is determined by the integration number determination unit that the integration number exceeds a predetermined number.
前記所定条件は、前記吸入空気の温度が所定温度以上、かつ、前記内燃機関の作動油の温度が所定温度以上であることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to claim 12, wherein
The determination apparatus according to claim 1, wherein the predetermined condition is that the temperature of the intake air is equal to or higher than a predetermined temperature, and the temperature of hydraulic oil of the internal combustion engine is equal to or higher than a predetermined temperature.
前記故障判定部による故障の判定は、前記吸入空気の温度が所定の温度以下の場合には、行わないことを特徴とする判定装置。 In the determination apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The determination by the failure determination unit is not performed when the temperature of the intake air is equal to or lower than a predetermined temperature.
前記湿度センサは、前記相対湿度を出力する端子と、前記吸入空気の流量を出力する流量検出部とを有し、
前記流量は前記端子を介して出力されていることを特徴とする判定装置。 The determination apparatus according to any one of claims 1 to 14,
The humidity sensor has a terminal that outputs the relative humidity, and a flow rate detection unit that outputs the flow rate of the intake air,
The determination apparatus, wherein the flow rate is output through the terminal.
前記故障判定部が故障と判定したときに、報知部(50)を動作させる信号を出力することを特徴とする判定装置。
The determination apparatus according to any one of claims 1 to 15,
The determination apparatus characterized by outputting a signal for operating the notification unit (50) when the failure determination unit determines that there is a failure.
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