KR100442895B1 - 유통매체장입량검출용측정저항온도제어장치및온도제어방법 - Google Patents

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Abstract

온도제어를 더욱 플렉시블하게 하고, 제어 파라미터의 적합을 간단히 행할 수 있도록 하며, 적응제어를 실행하도록 구성된다.
센서관련 전압의 하나는 연산증폭기(OPV)의 출력측에 발생하는 전압(UR)이고, 상기 연산증폭기(OPV)의 한쪽의 입력측에는 센서전압(US)이, 다른쪽의 입력측에는 유통하는 매체의 온도에 의존하는 전압(UT)이 공급되며, 상기 컴퓨터(MC)는 상기 전압(UR, UT)으로부터 제어편차(△UR)가 검출된다.

Description

유통매체 장입량 검출용 측정저항 온도제어장치 및 온도제어방법
본 발명은 유통매체의 장입량(裝入量)을 검출하는 측정저항, 예를들면 내연기관의 공기 질량계 핫필름의 온도제어장치 및 방법으로서, 상기 측정저항에는 온도상승을 위해 제어된 가열전류가 공급되고, 가열전류의 제어는 컴퓨터에 의해 실행되며, 그 컴퓨터에는 센서관련 전압이 공급되는 형식의 장치 및 방법에 관한 것이다.
유통매체의 장입량, 예를들면 내연기관에 의해 흡입되는 공기질량을 검출하기 위해, 통상은 온도에 의존하여 제어되는 측정저항을 사용한다. 이 측정저항은 통과하는 매체, 즉 통과하는 공기에 의해 냉각된다. 여기에서 측정저항은 통상은전기 브리지회로의 일부이고, 전류에 의해 일정한 동작온도로 제어된다. 온도를 일정하게 유지하기 위해 필요한 가열전류가 유통매체, 예를들면 기관에 의해 흡입되는 공기질량에 대한 척도가 된다.
검출된 공기질량에 의존하여, 내연기관의 제어장치에서는 점화 또는 연료분사의 최적 제어에 필요한 제어신호가 검출된다.
DE-OS3938286에, 유통하는 액체질량의 장입량 검출방법 및 검출장치가 공지된다. 이 공지의 수단에서는 측정저항의 온도제어가 마이크로 컨트롤러에 의해 행해진다. 이 마이크로 컨트롤러에는 센서출력전압, 온도에 의존하는 기준전압 및 공급전압이 공급된다. 이들 전압을 고려하여, 마이크로 컨트롤러는 스위치 트랜지스터에 대한 제어신호를 발생하고, 스위치 트랜지스터는 가열저항에 흐르는 유효전류를 제어한다. 이 제어는 스위치 트랜지스터가 공급전압의 듀티비를 변화시켜 가열저항에 도통(導通)함으로써 행한다. 듀티비의 값으로부터 마이크로 컨트롤러는 유통하는 매체, 예를들면 내연기관에 의해 흡입되는 공기질량의 값을 검출한다.
본 발명의 과제는, 상기의 기술을 더욱 개선하여, 온도제어를 더욱 플렉시블하게 하고, 제어 파라미터 적합이 간단히 행해질 수 있도록 하며. 적응제어를 실행할 수 있도록 구성하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 실시예의 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
OPV : 연산증폭기 MC : 마이크로컴퓨터
RE : 제어기 REG : 디지탈 제어기
S1 : 스위치 D1 : 제너 다이오드
상기 과제는, 본 발명에 따라서 센서관련 전압의 하나는 연산증폭기의 출력측에 발생하는 전압이고. 연산증폭기 한쪽의 입력측에는 센서전압이, 다른쪽의 입력측에는 유통하는 매체의 온도에 의존하는 전압이 공급되며, 컴퓨터는 전압으로부터 제어편차를 검출함으로써 해결된다.
본 발명의 장치 및 방법은, 종래 공지의 기술에 비해 온도제어가 매우 플렉시블하고, 제어회로 파라미터의 적합이 간단하며, 대응제어를 실행할 수 있다는 장점을 가진다. 특히 유리한 점은 센서의 오차를 컴퓨터의 특성 맵보정으로 자동적으로 보정할 수 있다는 점이다. 본 발명에서는 적절한 컴퓨터(예를들면, 마이크로컴퓨터)에서의 센서관련 전압의 처리에 의해, 후속되는 제어장치의 부하가 경감된다. 이 제어장치는 검출된 유통데이터로부터 내연기관에 대한 제어 파라미터를 산출하는 것이다.
본 발명의 장점은, 본 발명 청구항 제 1 항의 구성에 따른 유통매체의 장입량을 검출하는 측정저항의 온도제어장치 및 방법에 의해 얻어진다. 여기에서 가열 가능한 측정저항은 브리지회로의 구성부이며, 이 브리지회로가 본래의 센서이다. 측정저항은 가열저항에 의해 가열된다. 후자에서는 조정된 가열전류가 온도상승을 위해 공급된다. 이 가열전류의 제어는 컴퓨터에 의해 행해지고, 컴퓨터에는 센서관련 전압, 예를들면 센서전압으로부터 형성된 제어전압, 온도전압, 및 공급전압을 나타내는 전압이 공급된다. 이들 전압에 근거하여 센서에 배속된 컴퓨터는 제어편차를 형성하고, 이 제어편차에 근거하여 가열전류의 본래의 제어가 행해진다.
도 1 에는 공기 질량계가 도시되어 있다. 본 장치에서는, 본래의 센서소자가 통상은 휠스톤 · 브리지로서 접속된 저항세트를 가지고 있다. 상세하게는 이 브리지는 저항(R1, R2) 및 저항(RS)와 저항(RT)이다. 저항(RS)은 부근에 배치된 가열저항(RH)에 의해 가열온도에 이른다. 또한. 저항(RT)은 이 저항에 쬐어지는 흡입공기 내지 유통매체의 온도를 검출한다. 두개의 저항(RS, RT)의 저항값은 온도에 의존한다.
저항(R1, R2, RS, RT)의 브리지회로는 기준전압(Uref)과 어스의 사이에 접속되어 있다. 기준전압은 제너 다이오드(D1)에 의해 안정화된다. 가열저항(RH)은 스위치(S1)를 통해 밧데리 전압(UB)과 접속되고, 스위치(S1)의 개폐는 후술하는 바와 같이 마이크로컴퓨터(MC)에 의해 실행된다. 저항(RH)의 반대측은 어스되어 있다.
가열저항(RH)의 급전측(給電側)은 두개의 저항(R5, R6)을 통해 어스와 접속되어 있다. 저항(R5)과 저항(R6)의 사이에서 전압(UB')이 인출된다. 이 전압은 저항(R5, R6)을 적절히 구성하면 거의 밧데리 전압에 상응한다. 저항(R5, R6)의 값을 고려하면, 경우에 따라 전압(UB)과 전압(UB') 사이의 정확한 관계를 검출할 수 있다.
센서전압에는 센서전압(US)이 첨부되어 있다. 센서전압은 저항(R1)과 저항(RS) 사이에서 인출되고, 저항(R3)을 통해 연산증폭기(OPV)의 반전 입력측에 공급된다. 연산증폭기의 출력측은 별도의 저항(R4)을 통해 마찬가지로 반전 입력측에 접속되어 있다. 연산증폭기(OPV)의 비반전 입력측에는 전압(UT)이 공급된다. 이 전압은 저항(R2)과 저항(RT) 사이에서 인출된다. 전압(UT)은 흡입되는 공기의 온도에 의존한다. 왜냐하면, 저항(RT)의 저항값은 공기의 온도에 의존하여 변화하기 때문이다.
연산증폭기(OPV)의 출력측에는 전압(UR)이 발생되고, 이 전압은 전압(UT) 및전압(UB)과 마찬가지로 교류/직류 변환기를 통해 마이크로컴퓨터(MC)에 공급된다. 마이크로컴퓨터는 전압(UR) 및 전압(UT)으로부터 제어편차(△UR)를 형성한다. 제어편차는 전압(UB)과 마찬가지로 제어기(RE)에 공급된다. 제어편차는 밧데리 전압 보정을 위해 제어기에 고려된다.
제어기(RE)는 제어기(P, PI, PID) 또는 그 밖의 제어기로서 구성할 수 있다. 제어기는 스위치(S1)에 대한 제어신호를 출력하는 동시에, 흡입된 공기질량(LM)에 대한 값을 출력한다. 유통매체의 온도에 대한 척도인 전압(UT)도 마이크로컴퓨터(MC)를 통해 다시 도통되기 때문에, 마이크로 프로컴퓨터(MC)의 출력측에는, 예를들면 흡입공기의 온도값이 발생한다.
도 1 에 도시된 회로에 따라서, 본 발명의 온도제어방법을 실시할 수 있다. 작용은 이하에 상술한다.
저항(RS)은 가열저항(RH)에 의해 공지와 같이 가열된다. 유통하는 공기에 의존하여 저항(RS)은 냉각된다. 최종적으로, 나중에 다시 평가되는 센서전압(US)이 형성된다. 센서전압(US)이 증폭기(OPV)의 반전 입력측에 공급되고, 흡입공기의 온도에 의존하는 전압(UT)(이 전압(UT)은 저항(RT)에 의해 측정된다)이 연산증폭기(OPV)의 다른 쪽 입력측에 공급되면, 연산증폭기(OPV)의 출력측에는 전압(UR=UT+v*(UT-US))이 발생된다. 여기에서 계수(v)는 저항비(R4/R3)와 같고, 연산증폭기의 증폭률에 상응한다.
전압(UR, UT, UB)은 교류/직류 변환기로 디지탈값으로 변환되고, 얻어진 디지탈값은 마이크로컴퓨터(MC)에서 평가된다. 여기에서는, 적절한 계산 프로그램에의해 실행되는 계산과정이 실행된다. 제 1 계산과정에서는 전압(UR)으로부터 전압(UT)이 감산된다. 도면에서는 이것은 가산값(SUM)으로 나타낸다. 결과로서 제어편차(△UR)가 얻어진다. 전압(UR-UT-△UR=v*(UT-US))이 적합하다. 이 제어편차는 가열전력의 변화에 의해 제어할 수 있다.
교류/직류 변환기의 변환 정밀도를 향상시키려면, 연산증폭기(OPV)의 증폭률을 상응하게 적합시키면 된다. 얻어진 제어편차(△UR)는 디지탈 제어기(REG)에 대한 입력 파라미터로서 사용된다. 디지탈 제어기(REG)는 임의로 구성할 수 있고, 예를들면 이미 설명한 바와 같이, 제어기(P), 제어기(PI) 또는 제어기(PID)로 할 수 있다. 제어 파라미터는 기본적으로 각 동작점에 따라 변화한다. 이것에 의해 적응제어가 달성된다. 제어기(REG)로부터 출력되고, 스위치(S1)를 조작하는 제어 파라미터는, 간접 가열인 경우, 즉 도시된 바와 같이 저항(RS)을 가열하는 가열저항(RH)을 사용하여 가열하는 경우에는, 바람직하게는 펄스 변조신호이다. 스위치(S1)는 예를들면 트랜지스터이고, 그 컬렉터이미터 구간은 밧데리 전압과 가열저항 사이에 있으며, 베이스는 제어기(REG)에 의해 제어된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 가열저항(RH)에는 클록 제어된 전압이 인가되고. 이 전압의 높이는 급전전압에 의존한다. 여기에서 전압 자체는 전압(UB)으로 나타낸다. 급전전압(UB)의 높이에 관한 정보는 경로(R5, R6)와, 교류/직류 변환기 소속의 입력측을 통해 마이크로컴퓨터(MC)에 존재한다. 이 정보는 검출된 공기질량의 보정을 행하기 위해 사용할 수 있다. 보정된 신호는 마이크로컴퓨터(MC)에 의해 다시 도통된다. 경우에 따라 필요한 또 다른 보정은 필요에 따라 마이크로컴퓨터자체에서 행할 수 있다. 마이크로컴퓨터로 형성된 흡입공기 질량(LM)을 나타내는 출력신호는, 예를들면 내연기관의 제어장치로 사용되고, 제어장치는 여기서부터 내연기관의 제어에 필요한 제어신호를 검출한다.
교류/직류 변환후에 마이크로컴퓨터에 디지탈신호로서 존재하는 전압(UT)으로부터 흡입공기 온도(TL)에 관한 정보가 산출된다. 이 정보는 마이크로컴퓨터로부터 외부로 다시 송출할 수 있고, 후속되는 제어장치에서 마찬가지로 사용할 수 있다.
제어는 통상의 경우, 제어편차(△UR)가 제로가 되도록 동작된다. 이어서 제어편차(△UR)에 대한 상기의 관계로부터 일정 온도 풍속계에 대한 브리지 평형조건이 얻어진다. 이것에 대해서는:
△UR = 0-US = UT
이 적합하다.
상당히 고분해능(高分解能)의 교류/직류 변환기를 사용하는 경우에는, 증폭률을 상응하게 저감시킬 수 있다. 이어서, 보상이 다음과 같이 실현된다. 즉, 제어편차(△UR)가 제로가 아니고, 필요에 따라 선택가능한 제어회로 편차로 조정되도록 한다. 이것은, 고분해능의 교류/직류 변환기를 사용하지 않는 경우로, 스위치 파라미터가 과도하게 넓게 분산되지 않는 것을 전제로 할 수 있는 경우에도 적합하다. 양방의 경우에서 필요에 따라 선택가능한 제어회로편차를 조정할 수 있다. 이것에대해서는:
가 적합하다.
이것에 의해 소프트웨어 보상이 정의된다. 즉, 회로 구성부재 내지 센서의 공차를 최종 보상시에 메모리셀의 프로그래밍에 의해 제거할 수 있다.
이 메모리셀은 마이크로컴퓨터(MC)의 구성부재이다.

Claims (12)

  1. 유통매체의 장입량을 검출하는 측정저항, 예를들면 내연기관의 공기질량계 핫필름의 온도제어장치로서, 상기 측정저항에는 온도상승을 위해 제어된 가열전류가 공급되고, 가열전류의 제어는 컴퓨터에 의해 실행되며, 상기 컴퓨터에는 센서관련 전압이 공급되는 형식의 온도제어장치에 있어서,
    상기 센서관련 전압의 하나는 연산증폭기(OPV)의 출력측에 발생하는 전압(UR)이고, 상기 연산증폭기(OPV)의 한쪽의 입력측에는 센서전압(US)이, 다른쪽의 입력측에는 유통하는 매체의 온도에 의존하는 전압(UT)이 공급되고, 상기 마이크로컴퓨터(MC)가 상기 전압(UR, UT)으로부터 제어편차(△UR)를 검출하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)는 디지탈 제어기(REG)를 가지며, 상기 디지탈 제어기에 제어편차(△UR)가 공급되고, 상기 디지탈 제어기는 제어편차(△UR)에 의존하여, 가열저항(RII)에 대한 전압공급을 제어하며, 검출된 흡입공기 질량에 상응하는 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가열전류의 제어는 상기 제어편차(△UR)가 제로가 되도록 행해지는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어편차(△UR)가 선택 가능한 정수값을 취하도록 제어가 행해지는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)에 밧데리전압(UB)이 공급되고, 제어기(REG)가 밧데리 전압 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)는 유통매체의 온도에 의존하는 전압(UT)으로부터 온도를 산출하고, 외부에 도통하는 것을 특징으로 하는 온도제어장치.
  7. 유통매체의 장입량을 검출하는 측정저항, 예를들면 내연기관의 공기 질량계 핫필름의 온도제어방법으로서, 상기 측정저항에 온도상승을 위해 제어된 가열전류를 공급하고, 가열전류의 제어를 컴퓨터에 의해 실행하며, 상기 컴퓨터에 센서관련 전압을 공급하는 형식의 온도제어방법에 있어서,
    상기 센서관련 전압의 하나를 연산증폭기(OPV)의 출력측에 발생하는 전압(UR)으로 하고, 상기 연산증폭기(OPV) 한쪽의 입력측에는 센서전압(US)을, 다른쪽의 입력측에는 유통하는 매체의 온도에 의존하는 전압(UT)을 공급하며, 상기 마이크로컴퓨터(MC)에 의해 상기 전압(UR, UT)으로부터 제어편차(△UR)를 검출하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)는 디지탈 제어기(REG)를 가지고 있고, 상기 디지탈 제어기에 제어편차(△UR)를 공급하며, 상기 디지탈 제어기는 제어편차(△UR)에 의존하여 가열저항(RII)에 대한 전압공급을 제어하고, 검출된 흡입공기 질량에 상응하는 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 가열전류의 제어를 상기 제어편차(△UR)가 제로가 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제어편차(△UR)가 선택 가능한 정수값을 취하도록 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)에 밧데리전압(UB)을 공급하고, 제어기(REG)가 밧데리 전압 보정을 행하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법 .
  12. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로컴퓨터(MC)가 유통매체의 온도에 의존하는 전압(UT)으로부터 온도를 산출하고, 외부에 도통하는 것을 특징으로 하는 온도제어방법.
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