KR100481411B1 - 열식 공기유량계 - Google Patents

Abstract

아날로그 대 디지털 변환회로의 기준전압의 변동에 관계없이 고도의 정밀도로 공기유량계의 신호의 아날로그 대 디지털 변환을 수행하기 위하여, 열식 공기유량계는 열식 저항기를 가열 및 제어함으로써 흡입공기유량을 측정하는 수단과, 유량측정수단의 공기유량신호의 아날로그 대 디지털 변환을 실행하는 수단을 포함하고, 기준전압을 아날로그 대 디지털 변환회로에 입력하여 이 기준전압이 아날로그 대 디지털 변환회로에 의해 아날로그신호로부터 디지털신호로 변환되고, 이 공기유량신호는 기준전압의 전압 값에 따라 보정될 수 있다. 공기유량신호의 A/D 변환은 전기제어기의 A/D 변환기의 기준전원 전압이 변동할 때 조차도 정밀하게 실행될 수 있다.

Description

열식 공기유량계{THERMAL AIR FLOW METER}

본 발명은 열식 공기유량계에 관한 것으로서, 특히 내연기관으로 흡입되는 공기 유량을 측정하는 흡입공기유량계에 관한 것이다.

내연기관으로 흡입되는 공기유량을 검출하여 아날로그 대 디지털 변환을 실행하는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환방법은, 예를 들어 일본국 특허공개 제 2-85724호에 개시되어 있다. 이 장치는 브리지회로와 공기유량을 검출하는 검출회로를 갖는 공기유량검출유닛과, 공기유량신호를 디지털신호로 변환하는 회로를 갖는 전기제어유닛을 포함한다. 이 종래기술의 특징은 A/D 변환회로의 기준전압에 따라 공기유량신호를 보정하는 회로가 이 A/D 변환회로와 공기유량검출회로사이에 삽입된다는 것이다. 이것에 의해, 공기유량신호는 A/D 변환회로의 기준전압의 변화에 따라 보정될 수 있기 때문에 공기유량신호의 아날로그 대 디지털 변환을 정확히 실행하는 것이 가능하다.

그러나, A/D 변환회로의 기준전압에 따라 공기유량신호를 보정하는 회로가 A/D 변환회로와 공기유량검출회로 사이에 삽입되는 방법은 보정회로 그 자체에 오류가 있기 때문에 고정밀도의 A/D 변환이 얻어질 수 있는 방법이 아니다.

또한, 고정밀도의 정전압원이 A/D 변환회로의 기준전압으로 사용되는 동안 이 정전압원은 약간 변동한다. 또한, 구동회로와 공기유량을 검출하는 검출회로가 동작전압 위에 있을 때, 이들은 상기 전압원의 전압에 의존하지 않는다. 따라서, 아날로그 신호로부터 디지털 신호로 변환된 공기유량의 값은 A/D 변환회로의 기준전압의 변동에 기인한 오차를 갖는다. 예를 들어, A/D 변환회로의 기준전압이 Vcc이고, A/D 변환회로내의 비트수가 8이고, 디지털변환의 값이 Dafs라고 가정하면, 변환 방정식은 다음과 같다.

Dafs = Vafs / Vcc * 256

즉, A/D 변환회로의 기준전압 Vcc로 인해 변환된 값 Dafs 는 오차를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 설명하는 블록도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열식유량계의 상세도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 열식공기유량계의 상세도이다.

본 발명의 목적은 A/D 변환회로의 기준전압의 변동에 관계없이 고정밀도로 공기유량신호의 A/D 변환을 실행하는 것이 가능한 열식공기유량계를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열식 저항기의 가열을 제어함으로써 흡입공기유량을 측정하는 수단과, 이 공기유량측정수단의 공기유량신호의 아날로그 대 디지털 변환을 실행하는 수단을 포함하는 열식 공기유량계를 제공하고, 여기서 기준전압은 A/D 변환회로로 입력되어 아날로그신호로부터 디지털신호로 변환되고, 공기유량신호는 기준전압의 값에 따라 보정된다.

본 발명에 따르면, 전기제어유닛의 A/D 변환기의 기준전압원의 전압이 변동할 때조차도 고정밀도로 공기유량신호의 A/D 변환을 실행하는 것이 가능하다.

이하에, 본 발명을 수행하는 형태가 도면을 참조하여 설명된다.

도 1은 열식 공기유량계, 전기제어유닛 및 구동기가 블록으로 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입공기유량계를 도시한다.

도 1에 있어서, 예를 들어, 열식 공기유량계(10)는 챠량내에 설치된 엔진의 흡입파이프 등을 통하여 흐르는 공기의 공기유량신호를 검출하는 구동회로(11)(신호출력수단), 이 구동회로(11)에 의해 검출된 공기유량신호의 A/D 변환을 실행하는 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기(13), 아날로그신호로부터 디지털신호로 변환된 공기유량신호를 연산하는 중앙처리장치(CPU)(14), 연산된 공기유량신호를 아날로그신호로 변환하는 인터페이스(15) 및 A/D 변환기(13)에 기준전압을 공급하는 정전압원(12)을 포함한다. 흡입공기유량과 함께 흡입공기의 온도를 검출하는 것이 가능하기 때문에 상기 변환은 흡입공기의 온도를 지시하는 신호에 대해 실행될 수도 있다. 또한, 열식 공기유량계(10)는 구동회로(11)를 구동하는 배터리 전원(51) 또는 전원에 접속된다. 열식 공기유량계로부터의 공기유량신호 또는 공기온도신호는 전기제어유닛(30)(예를 들면, 엔진제어유닛(ECU))에 설치된 A/D 변환기(33)에 공급된다. 또한, A/D 변환기(33)에는 공기유량신호의 다른 아날로그신호(52)가 또한 입력된다. 전기제어유닛(30)은 A/D 변환기(33), 중앙처리장치(CPU)(34), 인터페이스(35) 및 기준전압원(32)을 포함하고 열식 공기유량계(10)로부터의 공기유량신호 또는 공기유량온도신호에 의거하여 구동기(50)(예를 들면, 엔진에 연료를 공급하는 연료분사밸브, 점화플러그 및 전기적으로 제어되는 드로틀)의 작동을 제어한다. 전기제어유닛(30)에 설치된 기준전압원(32)은 열식 공기유량계(10)내에 설치된 A/D 변환기(13)에 입력된다. 이하에, 기준전압원(32)의 전압은 기준전압으로 언급된다. 기준전압을 A/D 변환기(13)로 입력하고 이것을 구동회로(11)에 의해 검출된 공기유량신호의 A/D 변환값으로 동작시킴으로써, 전기제어유닛(30)내의 기준전압원(32)의 전압이 변동할 때조차도 고도의 정밀도로 열식 공기유량계의 공기유량신호를 변환하는 것이 가능하게 된다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예가 상세히 설명된다.

열식 공기유량계(10)는 공기유량을 검출하는 구동회로를 갖는다. 이 구동회로는 열식저항기(20), 감온 저항기(21), 저항기(22,23,24), 증폭기(25) 및 트랜지스터(30)을 포함한다. 공기유량신호는 저항기(27,28,29) 및 증폭기(26)에 의해 더욱 증폭되어 A/D 변환기(13)로 공급된다. A/D 변환기(13)에 의해 변환된 공기유량을 지시하는 디지털 신호는 중앙처리장치(CPU)(14)에서 디지털식으로 처리된다. 이 처리된 신호는 디지털 대 아날로그(D/A) 변환기(33)을 통하여 공기유량 출력단자(61)로 공기유량신호로서 출력된다. 흡입공기의 온도는 감온저항기(21)에 의해 검출되어 흡입공기의 온도의 변동에 따른 공기유량의 보정을 위해 사용될 수 있다. 흡입공기의 온도는 감온저항기(21)의 양단간의 전압을 A/D 변환기(13)에 인가하여 아날로그 신호로부터 디지털신호로 변환하고, 중앙처리장치(CPU)(14)내의 감온 저항기(21)를 통하여 흐르는 전류를 연산함으로써 흡입공기온도신호로서 디지털식으로 처리된다. 이 처리된 신호는 흡입공기 온도신호로서 D/A 변환기(33)를 통하여 공기온도출력단자(62)로 출력된다. 중앙처리장치(CPU)(14)는 데이터 및 프로그램이 저장되는 이이피롬(EEPROM)(32)과 롬(ROM)(31)에 저장된 데이터에 의거하여 검출된 공기유량신호 또는 공기온도신호를 보정한다. 도 1에 도시된 전기제어유닛(30)의 A/D 변환기(33)가 사용될 때 D/A 변환기(43)가 요구되는 반면, 처리된 신호가 전기제어유닛(30)에 디지털식으로 공급될 때는 D/A 변환기(43)를 사용할 필요는 없다. 이것은 열식 공기유량계(10)와 전기제어유닛(30) 사이의 신호전송의 형태에 따른다.

열식 공기유량계(10)내에 설치된 A/D 변환기(33)의 기준전압은 정전압원(12)으로부터 공급되고 정전압(Vcc)를 기준전압으로 사용하여 아날로그 대 디지털 변환이 이루어진다. A/D 변환기(13)의 비트수가 8 이고 열식 저항기(20) 등에 의해 검출되고 증폭된 공기유량신호의 전압이 Vafs 라고 가정하면, 디지털 변환의 값 Dafs 는 다음과 같이 표현된다.

Dafs = Vafs / Vcc * 256

또한, 전기제어유닛(30)내에 설치된 기준전압원(32)의 전압은 기준전압 단자(63)을 통하여 A/D 변환기(13)로 인가된다. 기준전압이 Vref 라고 가정하면 공기유량신호 Vafs 는 중앙처리장치(CPU)(14)에서 다음 식에 따라 디지털변환된다.

Dout = (Vafs / Vcc * 256) * (AD(Vcc) / AD(Vref))

여기서, AD(Vref)는 A/D 변환기(13)내의 전기제어유닛(32)의 기준전압원(32)의 기준전압을 변환함으로써 얻어진 디지털 값이고, AD(Vcc)는 유사한 방식으로 A/D 변환기(13)내의 정전압원(12)의 전압을 변환함으로써 얻어진 디지털값이다. 만일 A/D 변환기(13)의 비트수가 예를 들어 8 이라면 이것은 항상 2의 8승인 256을 가리킨다.

즉, 상기 식은 또 다음식으로 변환될 수 있다.

Dout = AD(Vafs) * 256 / AD(Vref)

이 등식은 전기제어유닛(30)내의 기준전압원(32)의 기준전압이 변동할 때조차도 기준전압원(32)의 전압에 대한 A/D 변환을 실행하고 연산함으로써 변동의 크기에 따른 열식 공기유량계의 공기유량신호를 보정 또는 보상하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 실시예가 이하에 설명된다. 전기제어유닛(30)의 기준전압원(32)의 기준전압이 도 2에 도시된 D/A 변환기의 기준전압으로서 사용된다 할지라도 구동회로(11)에 의해 검출된 공기유량신호를 정확히 변환하는 것이 가능하다(도 3 참조).

Claims (11)

1. 유로내에 제공된 저항기를 가열 및 제어함으로써 유로를 통하여 흐르는 공기유량에 대응하는 공기유량신호를 출력하는 수단과, 상기 공기유량신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 변환수단을 포함하는 열식 공기유량계에 있어서,

   외부제어장치에 설치된 제 2 디지털 변환수단의 기준전압을 상기 디지털 변환수단에 참조전압으로서 입력하여, 상기 디지털 변환수단으로부터 출력되는 공기 유량신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 기준전압은 열식 공기유량계로부터의 신호를 입력함으로써 구동기를 제어하는 제어수단을 형성하는 제 2디지털 변환수단의 기준전압인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어수단은 차량용 엔진을 제어하는 엔진제어유닛(ECU)이고, 상기 구동기는 엔진에 연료를 공급하는 연료분사밸브인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
4. (1) 유로에 제공된 저항기를 가열 및 제어함으로써 유로를 통하여 흐르는 공기유량에 대응하는 공기유량신호를 출력하는 수단;

   (2) 공기유량신호를 디지털 신호로 변환하는 제 1디지털 변환수단;

   (3) 상기 제 1디지털 변환수단에 일정한 전압을 인가하는 정전압원;

   (4) 입력신호를 디지털변환하는 제 2디지털 변환수단, 상기 제 2디지털 변환수단에 전압을 인가하는 기준전압원 및 상기 제 2디지털 변환수단의 출력에 의거하여 구동기의 제어입력을 연산하는 연산수단으로 이루어지는 제어수단내의 기준전압원의 전압신호를 상기 제 1디지털 변환수단에 의해 디지털변환함으로써 얻어진 신호(A)와, 상기 제 1디지털 변환수단에 의해 상기 정전압원의 전압신호를 디지털변환함으로써 얻어진 신호(B)를 사용함으로써 상기 제 1디지털 변환수단에 의해 상기 신호출력수단의 출력신호를 디지털변환함으로써 얻어진 신호(C)를 보정하는 보정수단; 및

   (5) 상기 보정수단에 의해 보정된 신호를 상기 제어수단으로 출력하는 출력수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 보정수단과 상기 출력수단 사이에 제공된 입력신호를 아날로그신호로 변환하는 아날로그 변환수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 제어수단은 챠량내에 설치된 엔진제어유닛(ECU)이고 상기 구동기는 엔진에 연료를 공급하는 연료분사밸브인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
7. 유로내에 제공된 저항기를 가열 및 제어함으로써 유로를 통하여 흐르는 공기유량에 대응하는 공기유량신호를 출력하는 수단, 상기 공기유량신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 변환수단 및 상기 디지털 변환수단에 의해 디지털 변환된 공기유량신호를 아날로그 신호로 변환하는 아날로그 변환수단을 포함하는 열식 공기유량계에 있어서,

   외부제어장치에 설치된 제 2 디지털 변환수단의 기준전압을 상기 아날로그 변환수단에 참조전압으로서 입력하여 상기 아날로그 변환수단으로부터 출력되는 공기 유량신호를 보정하는 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 기준전압은 열식 공기유량계로부터의 신호를 입력함으로써 구동기를 제어하는 제어수단을 형성하는 제 2디지털 변환수단의 기준전압인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제어수단은 차량용 엔진을 제어하는 엔진제어유닛(ECU)이고 상기 구동기는 엔진에 연료를 공급하는 연료분사밸브인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
10. (1) 유로에 제공된 저항기를 가열 및 제어함으로써 유로를 통하여 흐르는 공기유량에 대응하는 공기유량신호를 출력하는 수단;

    (2) 공기유량신호를 디지털 신호로 변환하는 제 1디지털 변환수단;

    (3) 입력신호를 아날로그신호로 변환하는 아날로그 변환수단;

    (4) 상기 아날로그 변환수단에 일정한 전압을 인가하는 정전압원;

    (5) 입력신호를 디지털변환하는 제 2디지털 변환수단, 상기 제 2디지털 변환수단에 전압을 인가하는 기준전압원 및 상기 제 2디지털 변환수단의 출력에 의거하여 구동기의 제어입력을 연산하는 연산수단으로 이루어지는 제어수단내의 기준전압원의 전압신호를 상기 아날로그 변환수단에 의해 아날로그 신호로 변환함으로써 얻어진 신호(A)와, 상기 아날로그 변환수단에 의해 상기 정전압원의 전압신호를 아날로그 신호로 변환함으로써 얻어진 신호(B)를 사용함으로써 상기 아날로그 변환수단에 의해 상기 신호출력수단의 출력신호를 아날로그 신호로 변환함으로써 얻어진 신호(C)를 보정하는 보정수단; 및

    (6) 상기 보정수단에 의해 보정된 신호를 상기 제어수단으로 출력하는 출력수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 제어수단은 차량내에 설치된 엔진제어유닛(ECU)이고, 상기 구동기는 엔진에 연료를 공급하는 연료분사밸브인 것을 특징으로 하는 열식 공기유량계.