KR20080015430A

KR20080015430A - 센서의 신호 보정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20080015430A
Application number: KR1020077028361A
Authority: KR
Inventors: 요아힘 베르거; 롤란트 클라트; 라인홀트 단너; 하인리히 바르트; 안드레아스 패플레; 라이너 슈트로마이어; 토마스 블라일레; 미햐엘 샤이트; 마티아스 일링; 볼프강 드레쓸러; 토르스텐 한틀러; 크리스토프 라우; 토마스 파우어; 고트프리트 플릭; 우도 슐츠; 볼프강 피셔; 마티아스 쉴러; 얀 발로; 장-피에레 하토우트
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2008-02-19
Also published as: US20090222231A1; JP2008542776A; EP1891316A1; CN101189423A; WO2006131435A1; DE102005025884A1

Abstract

본 발명은 센서(1)의 특성 곡선의 가능한 한 정확한 드리프트 보상을 가능하게 하는, 센서(1)의 신호를 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 이 경우 센서(1)의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수는 기준값과 비교된다. 센서(1)의 신호는 비교 결과에 따라 보정된다. 센서(1)의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 위해 센서(1)의 신호로부터 유도된 값이 기준값으로 형성된다.

특성화 변수, 기준값, 보정값, 비교 유닛, 보정 유닛

Description

센서의 신호 보정 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR CORRECTING THE SIGNAL OF A SENSOR}

본 발명은 독립항의 일반적인 개념에 따른, 센서의 신호를 보정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

예컨대, 엔진의 공기 공급부 내에 구성된 열막(hot film) 공기량 센서에서 그 수명동안 발생하는 드리프트는, 열막 공기량 센서의 신호가, 과급압, 과급 공기 온도 및 엔진 회전수로부터 모델화된 기준값인 공기량값과 비교됨으로써 보정되는 것이 공지되어 있다.

과급압을 검출하기 위한 과급압 센서, 과급 공기 온도를 검출하기 위한 온도 센서, 엔진 회전수를 검출하기 위한 회전수 센서가 각각 공차에 연관되기 때문에, 공지된 방법에 의해 얻을 수 있는 드리프트 보상의 정확도는 오염되지 않은 공기량 센서의 새로운 부품 공차보다 낮다.

또한 DE 100 63 439 A1호에는, 예컨대 열막 공기량 센서로서 형성된 센서를 위해 신호-레인지-체크에 대해 추가적으로, 사전 설정된 타당성(plausibility) 기준에 대한 온-보드 진단을 실행하는 것이 공지되어 있으며, 이는 센서의 오프셋 드리프트 및/또는 감도 드리프트에 연관된다.

독립항의 특징들을 갖는, 센서의 신호를 보정하기 위한 본 발명에 따른 방법 및 장치는 이에 반해, 센서 신호의 적어도 하나의 특성화 변수가 기준값과 비교되고 센서의 신호가 비교 결과에 따라 보정되며, 이 경우 센서의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 위해 센서의 신호로부터 유도된 값이 기준값으로서 형성되는 장점을 갖는다. 이로써 센서의 신호 또는 적어도 하나의 특성화 변수의 모델화를 위한 대체 신호들의 사용 및, 센서 신호의 모델화 자체가 생략될 수 있으며, 기준값의 형성을 위한 센서 신호의 사용 하에서만 드리프트 보상의 정확도가 높아질 수 있다.

종속항에 기재된 조치들에 의해 독립항에 제시된 방법의 바람직한 변형예 및 개선예들이 가능해진다.

특히, 기준값이 센서의 사전 설정된 작동 상태 내에, 특히 센서의 최초 작동 개시 이후 사전 설정된 시간 내에 형성될 때 바람직하다. 이로써 센서 신호의 드리프트 보상의 정확도가 높아질 수 있다. 가장 유용한 경우, 드리프트 보상의 정확도는 오염되지 않은 센서의 신규 부품의 공차에 의해서만 영향을 받는다.

다른 장점은, 센서에 의해 구동 유닛, 특히 엔진의 작동 변수가 측정될 때, 그리고 기준값의 형성 및/또는 기준값과의 비교를 위한 센서의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수의 형성이 구동 유닛의 사전 설정된 적어도 하나의 작동 상태, 특히 공회전 상태 내에서 실행될 때 주어진다. 이로써 드리프트 보상의 정확도는, 특히 센서를 통한 측정값 측정 시 제공되는 시상수를 고려함으로써 더욱 높아질 수 있다.

공기량 측정 장치, 특히 열막 공기량 센서 또는 초음파 공기량 센서가 센서로서 선택될 때 특히 바람직하다. 이로써 상기와 같은 공기량 측정 장치를 위해 최대로 정확한 드리프트 보상이 실행될 수 있다.

센서 신호의 적어도 하나의 특성화 변수로서는 특히 센서 신호의 시간적 평균값 및/또는 신호 진폭이 적합하다. 이러한 두 가지 변수들로부터, 센서 특성 곡선의 오프셋 및 감도는 단순하고 신뢰성 있는 방식으로, 센서 신호의 변환을 위해, 측정된 측정 변수로 보정될 수 있다.

센서의 신호의 보정은 특히, 비교 결과에 따라 적어도 하나의 보정값이 형성됨으로써 간단하게 실행될 수 있으며, 상기 보정값에 의해 센서의 신호가 보정된다.

최대로 신뢰성 있고 에러가 없는 보정값을 검출하기 위해 바람직하게, 적어도 하나의 보정값은 특히 그 시간 경로에 따라 타당성이 인식된 센서 신호의 경우에만 형성될 수 있다.

센서 신호의 보정은 특히, 적어도 하나의 보정값이 오프셋을 위한 보정값으로서 그리고/또는 센서 신호의 감도를 위한 보정값으로서 형성됨으로써 간단하게 실행될 수 있다.

특히 비선형 특성 곡선의 경우, 적어도 하나의 보정값이 신호 변수의 다양한 영역들 내에서 상이하게 형성될 때 바람직하다. 이로써 비선형 센서 특성 곡선의 경우에도, 특성 곡선의 복수의 영역들을 위해, 특히 전체 특성 곡선을 위해, 가능한 한 정확한 드리프트 보상이 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되며 이하의 상세한 설명에서 더 자세히 설명된다.

도1은 엔진으로서 형성된 구동 유닛의 섹션의 블록 회로도이다.

도2는 기준 특성 곡선 및, 이로부터 벗어난 공기량 센서의 드리프트 특성 곡선의 도면이다.

도3은 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 기능도이다.

도4는 본 발명에 따른 방법의 예시적 순서에 대한 흐름도이다.

도1에는 공기 공급부(35)를 통해서 새로운 공기가 제공되는 실린더 블록(40)을 갖는, 엔진으로서 형성된 구동 유닛(5)이 도시된다. 엔진(5)은 예컨대 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진을 구동할 수 있다. 공기 공급부(35)에는 예컨대 열막 공기량 센서 또는 초음파 공기량 센서의 형태인 공기량 센서(1)가 배치된다. 또한 실린더 뱅크(40)의 영역에는, 당업자에게 공지된 방식으로 엔진 회전수(nmot)를 사전 설정하고, 특히 등거리의 스캐닝 시점을 측정해서 상응하는 측정값을 제어부(50)에 전달하는 회전수 센서(45)가 배치된다. 공기량 센서(1)는 마찬가지로 당업자에게 공지된 방식으로 공기 공급부(35) 내의 공기 유동량에 따라, 시간 이산 측정값의 형태로 신호(S)를 발생시키며, 상기 측정값은 다시 등거리로 떨어진 시점에서 측정된 다. 공기량 센서(1)의 신호(S)는 마찬가지로 제어부(50)에 전달된다. 엔진의 작동을 위해, 당업자에게 공지된 방식으로 추가로 제공되거나 요구되며 본 발명의 이해를 위해 필요치 않은 부품들은 개관성의 이유로 도1에 도시되지 않는다.

제어부(50)는 공기량 센서(1)의 신호(S)를 특성 곡선을 이용해서 공기 유동량(LMS)의 물리적 변수로 변환시킨다. 도2는 제어부(50) 내에 저장된, 이와 같은 유형의 2개의 특성 곡선들을 도시한다. 공기 유동량(LMS)은 공기량 센서(1)의 신호(S)에 대해서 도시된다. 도시된 2개의 특성 곡선들은 상기 실시예에서 선형이다. 이는 신호(S)와 공기 유동량(LMS) 사이의 실제 관계의 단순화를 나타내며, 공기량 센서(1)가 초음파 공기량 센서로서 형성된 경우 이는 실제에 더 많이 상응하고 공기량 센서(1)가 열막 공기량 센서로서 형성된 경우 실제에 더 적게 상응하지만, 이하에서는 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치를 설명하기 위한 기초가 되어야 한다. 제1 오프셋값(O1), 제1 특성 곡선 기울기 또는 감도(Y1/X1)를 갖는 기준 특성 곡선(R)이 도시된다. 또한 도2에 따른 도면에는 제2 오프셋(O2) 및 제2 기울기 또는 감도(Y2/X2)를 포함하는 드리프트 특성 곡선(D)이 도시되며, 여기서 O1≠O2 이고 Y1/X1 ≠Y2/X2이다. 상기 실시예에서, 기준 특성 곡선(R)이 공기 유동량(LMS) 내의 공기량 센서(1)의 신호(S)의 형상을, 공기량 센서(1)가 오염되지 않은 공기량 센서(1)의 새로운 상태 내에 나타내는 것이 가정되어야 한다. 이에 반해 드리프트 특성 곡선(D)은 공기량 센서(1)가 이미 소정의 오염을 갖는 늦은 시점 시에 공기 유동량(LMS) 내의 공기량 센서(1)의 신호(S)의 형상을 설명하며, 오염으로 인해 기준 특성 곡선에 비해 더 큰 오프셋이 형성, 즉 O2 > O1이고 기준 특성 곡선(R)에 비해 감도 또는 기울기가 더 작아지며 즉, Y2/X2 < Y1/X1이다. 이로써 드리프트 특성 곡선(D)은 공기량 센서(1)의 오염으로 인해 주어진다. 추가로 또는 대안적으로, 드리프트 특성 곡선(D)은 공기량 센서(1)의 노후화 및 이와 동시에 일어나는 마모에 의해서도 주어질 수 있다.

공기량 센서(1)의 신호(S)는 실린더 뱅크(40)의 실린더의 수 및 엔진 회전수(nmot)에 따라 펄스를 포함하며, 이는 공기량 센서(1)의 신호(S)의 시간적 평균값에 중첩된다. 공기량 센서(1)의 오염으로 인해, 공기량 센서(1)의 신호를 공기 유동량의 물리적 변수로 나타내는 공기량 센서(1)의 특성 곡선의 오프셋 드리프트및 감도 드리프트 또는 기울기 드리프트가 발생한다. 이러한 오프셋 드리프트와 감도 드리프트로 인해, 언급한 특성 곡선으로부터 주어진, 공기 유동량의 시간적 평균값이 이동되며, 그 펄스 진폭이 변경된다.

공기량 센서(1)의 신호(S)를 각각의 시점 시, 가능한 한 정확하게 공기 유동량(LMS)으로 변환하는 것, 즉 각각의 시점 시 가능한 한 실제 드리프트 특성 곡선(D)을 결정하는 것이 목적이다. 이러한 목적을 위해, 제어부(50)는 도3의 기능도에 따른 장치(10)를 포함한다. 장치(10)는 예컨대 제어부(50) 내에서 소프트웨어 및/또는 하드웨어에 따라 실행될 수 있다. 장치(10)는 제어부(50)와 동일할 수도 있는데 즉, 제어부(50) 또는 상응하는 제어 장치를 형성할 수 있다. 이러한 제어 장치는 엔진 제어 장치와 동일할 수 있거나, 이와 상이할 수 있다.

장치(10)는 평가 유닛(55), 제어된 제1 스위치(60) 및 제어된 제2 스위치(65)를 구비한 기준값 형성 유닛(30)을 포함한다. 또한 장치(10)는 공기량 센 서(1)의 최초 작동 개시 이후, 회전수 센서(45)에 의해서 측정된 엔진 회전수(nmot) 및 시간 측정 유닛(90)에 의해서 측정된 시간(t)이 제공되는 작동 상태 측정 유닛(95)을 포함한다. 이 경우 시간(t)은, 상기 시간이 공기량 센서(1)의 최초 작동 개시의 시간에 일치할 때, 엔진(5)의 최초 작동 개시 이후 흘러간 시간에도 상응할 수 있다. 시간 측정 유닛(90)은 장치(10)의 부품일 수 있거나, 도3에 도시된 바와 같이 장치(10)의 외부에 배치될 수 있다. 제어된 제1 스위치(60)와 제어된 제2 스위치(65)는 그 스위치 위치에서 각각 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 제어된다. 이러한 제어는 엔진(5)의 작동 상태를 나타내는 시간(t)과 엔진 회전수(nmot)에 따라 실행된다. 장치(10)는 도면 부호 110이 제공된, 실제 드리프트 특성 곡선(D)을 포함한다. 공기량 센서(1)의 신호(S)는 평가 유닛(55) 및 드리프트 특성 곡선(110)의 입력측에 제공된다. 드리프트 특성 곡선(D)은 장치(10)의 보정 유닛(25)에 의해서 보정된다. 이는 드리프트 특성 곡선(110)의 오프셋을 위한 제1 보정값(KO) 및 드리프트 특성 곡선(110)의 기울기 또는 감도를 위한 제2 보정값에 의해서 실행된다. 드리프트 특성 곡선(110)의 출력부에서는, 장치(10)로부터 내부 및/또는 외부의 부가 처리를 위해 송출되는 공기 유동량(LMS)이 주어진다. 보정 유닛(25)에는, 제어된 제3 스위치(100)를 통해서 제1 비교 유닛(15)의 출력 신호가, 제어된 제4 스위치(105)를 통해서 제2 비교 유닛(20)의 출력 신호가 제공될 수 있다. 2개의 비교 유닛들(15, 20)은 마찬가지로 장치(10)의 부품이다. 제1 비교 유닛(15)에서, 제1 기준값 메모리(70)의 출력 신호가 제1 비교값 메모리(80)의 출력 신호와 비교되고, 제2 비교 유닛(20)에서는 제2 기준값(75)의 출력 신호가 제2 비교값 메모리(85)의 출력 신호와 비교된다. 2개의 기준값 메모리(70, 75)와 2개의 비교값 메모리(80, 85)는 도3에 따른 실시예에서 장치(10) 내에 배치된다. 제어된 제1 스위치(60)는 평가 유닛(55)의 제1 출력부(115)를, 제1 기준값 메모리(70)의 입력부 또는 제1 비교값 메모리(80)의 입력부에 연결한다. 제어된 제2 스위치(65)는 평가 유닛(55)의 제2 출력부(120)를, 제2 기준값 메모리(75)의 입력부 또는 제2 비교값 메모리(85)의 입력부에 연결한다. 제어된 제3 스위치(100) 및 제어된 제4 스위치(105)의 제어도, 엔진(5)의 작동 상태에 따라 작동 상태 측정 유닛(95)을 통해 실행된다.

제어된 제1 스위치(60)는, 시간(t)이 사전 설정된 한계 시간(tgrenz)보다 작고 엔진 회전수(nmot)가 사전 설정된 엔진 회전수(nmotgrenz)보다 작을 때, 제1 기준값 메모리(70)의 입력부에 평가 유닛(55)의 제1 출력부(115)를 연결하기 위해 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 연결된다. 이와 다른 경우, 작동 상태 측정 유닛(95)은 제1 비교값 메모리(80)의 입력부에 평가 유닛(55)의 제1 출력부(115)를 연결하기 위해, 제어된 제1 스위치(60)를 제어한다. 이에 상응하는 방식으로, 제어된 제2 스위치(65)는, t < tgrenz이고 nmot < nmotgrenz일 때, 평가 유닛(55)의 제2 출력부(120)를 제2 기준값 메모리(75)의 입력부에 연결하기 위해 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 제어된다. 이와 다른 경우, 제어된 제2 스위치(65)는 평가 유닛(55)의 제2 출력부(120)를 제2 비교값 메모리(85)의 입력부에 연결하기 위해 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 제어된다.

사전 설정된 시간(tgrenz)은 예컨대, 오염된 공기량 센서(1)에 의해서 시간 t < tgrenz이 아직 계산되지 않도록 시험대에서 적절하게 응용될 수 있다. tgrenz는 특히 동일한 유형의 공기량 센서의 실험값으로부터 유도될 수 있다. 엔진 회전수에 대한 한계값(nmotgrenz)도 예컨대, 엔진 회전수 nmot < nmotgrenz가 엔진(5)의 공회전 상태를 나타내도록, 시험대에서 적절하게 응용될 수 있다. 원리적으로 엔진 회전수에 대한 한계값(nmotgrenz)은 바람직하게, 공기량 센서(1)의 시상수가 15ms까지 달할 수 있는 공기량 측정 시 고려되도록, 응용되어야 한다. 이 경우 엔진 회전수에 대한 한계값(nmotgrenz)은, 엔진 회전수 nmot < nmotgrenz 인 경우 공기량 센서(1)의 시상수에 기초한, 공기량 센서(1)에 의한 공기량 측정이 전혀 위조되지 않거나 단지 미미하게만 위조되지만, 엔진 회전수 nmot > nmotgrenz 인 경우 공기량 측정의 위조는 불리하게 높은 수치를 취하도록, 응용될 수 있다.

이로써 공기량 센서(1)의 실질적인 오염이 고려되지 않는 엔진(5)의 하나의 작동 상태에서만 제1 기준값 메모리(70) 및 제2 기준값 메모리(75)에 쓰기(writing) 또는 덮어쓰기(overwriting)되는 것이 보장된다. 또한 공기량 센서(1)의 측정 결과가, 한계 회전수(nmotgrenz) 위에 위치하거나 한계 회전수(nmotgrenz)를 취하는 매우 높은 엔진 회전수(nmot)에 의해서 위조되지 않는 엔진(5)의 하나의 작동 상태에서만 제1 기준값 메모리(70) 및 제2 기준값 메모리(75)가 쓰기 또는 덮어쓰기되는 것이 보장된다.

제3 스위치(100)는 nmot < nmotgrenz 이고 t > tgrenz일 때, 제1 비교 유닛(15)의 출력부를 보정 유닛(25)에 연결하기 위해 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 폐쇄된다. 이와 다른 경우, 제어된 제3 스위치(100)는 작동 상태 측정 유 닛(95)에 의해서 개방된다. 제어된 제4 스위치(105)는 nmot < mnotgrenz 이고 t > tgrenz일 때, 제2 비교 유닛(20)의 출력부를 보정 유닛(25)에 연결하기 위해 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 폐쇄된다. 이와 다른 경우, 제어된 제4 스위치(105)는 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 개방된다.

제1 비교값 메모리(80)와 제2 비교값 메모리(85)는 제1 기준값 메모리(70)와 제2 기준값 메모리(75)에 쓰여지지 않거나 덮어쓰기될 수 없는 작동 상태들에서만, 제어된 제1 스위치(60)와 제어된 제2 스위치(65)의 스위치 위치에 의해서 쓰기 또는 덮어쓰기된다. 대안적으로, 제1 비교값 메모리(80)와 제2 비교값 메모리(85)가 원리적으로 엔진(5)의 임의의 상태에서 쓰기 또는 덮어쓰기되는 것이 제공될 수도 있다. 보정 유닛(25) 내에서 2개의 보정값(KO, KS)의 업데이트는, 도3에 도시된 바와 같이 제어된 2개의 스위치(100, 105)가 그 폐쇄된 위치에 있는 한, 실행된다. 2개의 스위치(100, 105)가 개방되면, 보정 유닛(25)을 통한 보정값(KO, KS)의 업데이트는 실행되지 않는다. 드리프트 특성 곡선(110)의 보정은 항상, 마지막으로 업데이트된 보정값들(KO, KS)에 의해서 실행된다. 도3에 도시된 바와 같이, 2개의 스위치(60, 65)는 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해서 동기적으로 제어된다. 이는 제어된 2개의 스위치(100, 105)에 대해서 동일하게 적용된다. 제어된 2개의 스위치(100, 105)에 의해, 엔진 회전수 nmot < nmotgrenz 이고 시간 t > tgrenz 일 때에만 보정 유닛(25)이 2개의 보정값들(KO, KS)을 업데이트하는 것이 보장된다. 이 경우 드리프트 특성 곡선(110)은 공기량 센서(1)의 제조자 지시에 따라 또는 표준 측정에 의해, 처음에 기준 특성 곡선(R)의 형태로 사전 설정되어 장치(10) 내에 저 장될 수 있다. 이러한 드리프트 특성 곡선(110)은, 공기량 센서(1) 또는 엔진(5)의 최초 작동 개시 이후, 사전 설정된 시간(tgrenz)이 흐른 뒤에서야 보정되며 또한, 엔진 회전수(nmot)가 사전 설정된 한계 회전수(nmotgrenz) 이하에 위치하고, 상기 보정이 한계 회전수(nmotgrenz)보다 크거나 같은 매우 높은 회전수에 의해서 위조되지 않는 조건 하에서 보정된다. 다시 말하면, 드리프트 특성 곡선(110)의 보정의 경우에도, 공기량 센서(1)에 의한 공기량 측정 시, 시상수는 드리프트 특성 곡선(110)의 보정 시 에러를 방지하기 위해 고려된다.

평가 유닛(55)은 신호(S)의 적어도 하나의 특성화 변수에 대해서 공기량 센서(1)의 신호(S)를 평가한다. 본 실시예에서 평가 유닛(55)은 신호(S)의 2개의 특성화 변수에 대해서 공기량 센서(1)의 신호(S)를 평가한다. 이 경우 평가 유닛(55)은 신호(S)의 제1 특성화 변수로서 상기 신호(S)의 시간적 평균값을 결정해서, 이를 슬라이딩 평균값(sliding average)으로서 그 제1 출력부(115)에 송출한다. 또한 평가 유닛(55)은 신호(S)의 제2 특성화 변수로서 신호(S)의 신호 진폭의 실제값을 검출해서 이를 그 제2 출력부(120)에 송출한다.

제어된 제1 스위치(60)의 스위치 위치에 따라, 신호(S)의 실제 시간적 슬라이딩 평균값은 제1 기준값 메모리(70) 또는 제1 비교값 메모리(80) 내에 저장된다. 이에 상응하게, 제어된 제2 스위치(65)의 각각의 위치에 따라, 신호(S)의 신호 진폭에 대한 실제값이 제2 기준값 메모리(75) 또는 제2 비교값 메모리(85) 내에 저장된다. 제1 비교 유닛(15)은 제1 기준값 메모리(70) 내에 저장된 신호(S)의 슬라이딩 평균값과, 제1 비교값 메모리(80) 내에 저장된 시간적 슬라이딩 평균값을, 예컨 대 차이 형성 또는 분할을 통해 비교해서, 제3 스위치(100)가 폐쇄된 경우 비교 결과 즉, 차이 또는 비율을 보정 유닛(25)에 전달한다. 이에 상응하게, 제2 비교 유닛(20)은 제2 기준값 메모리(75) 내의 신호 진폭을 위한 값과, 제2 비교값 메모리(85) 내의 신호 진폭을 위한 값을, 예컨대 차이 형성 또는 비율 형성을 통해서 비교한 다음, 제어된 제2 스위치(105)가 그 폐쇄된 위치에 있는 한, 비교 결과를 차이 또는 비율의 형태로 보정 유닛(25)에 전달한다.

처음에, 제1 기준값 메모리(70)와 제1 비교값 메모리(80)가 동일한 값으로 채워지므로, 제1 비교 유닛(15)은 차이 형성 시의 비교 결과로서 값 0을 그 출력부에 전달한다. 이에 상응하게 처음에, 제2 기준값 메모리(75)와 제2 비교값 메모리(85)는 동일한 값으로 채워질 수 있으므로, 제2 비교 유닛(20)은 비율 형성 시 값 1을 그 출력부에 송출한다. 이 경우 일반적으로, 해당되는 2개의 입력값들이 동일하게 큰 경우, 제1 비교 유닛(15)은 그 출력부에 값 0을, 제2 비교 유닛(20)은 그 출력부에 값 1을 송출하는 것이 제시될 수 있다. 보정 유닛(25)이 제1 비교 유닛(15)으로부터 값 0을, 제2 비교 유닛(20)으로부터 값 1을 수신하면, 보정 유닛은 2개의 보정값들(KO, KS)의 업데이트를 실행하지 않는다. 이는 스위치(100, 105)가 개방된 상태에 상응한다. 이 경우 오프셋을 위한 보정값(KO)은 처음에 값 0으로, 기울기 또는 감도를 위한 보정값(KS)은 처음에 값 1로 세팅될 수 있다. 드리프트 특성 곡선(110)의 보정은 드리프트 특성 곡선(110)의 오프셋이 제1 보정값(KO)과 더해짐으로써, 드리프트 특성 곡선(110)의 기울기의 보정은 제2 보정값(KS)과의 곱에 의해 실행된다. 대안적으로, 오프셋의 보정은 예컨대 곱셈, 나눗셈 또는 뺄셈 에 의한 임의의 다른 방식에 의해서도 실행될 수 있으며, 드리프트 특성 곡선(110)의 기울기의 보정은 예컨대 덧셈, 뺄셈 또는 나눗셈에 의한 임의의 다른 형태로 대안적으로 실행될 수 있다. 그러나 오프셋 보정 및 드리프트 특성 곡선(110)의 기울기의 보정의 유형은 사전에 정해져서, 바람직하게는 유지되어야 한다. 선택된 보정 연산 즉, 덧셈, 뺄셈, 나눗셈 또는 곱셈에 따라, 보정값들(KO, KS)은, 처음에 드리프트 특성 곡선(110)을 변형하지 않기 위해서, 초기화된다.

도3에서 제1 기준값 메모리(70)의 출력부는 R1으로, 제1 비교값 메모리(80)의 출력부는 V1으로, 제2 기준값 메모리(75)의 출력부는 R2로, 제2 비교값 메모리(85)의 출력부는 V2로 도시된다. 이하에서는, 제1 비교 유닛(15)이 차이 Δ = R1 - V1을 형성해서, 제어된 제3 스위치(100)가 폐쇄된 경우 보정 유닛(25)에 전달하는 것이 제안된다. 또한 제2 비교 유닛(20)이 비율 Q = R2/V2을 형성해서, 제어된 제4 스위치(105)가 폐쇄된 경우 비교 결과로서 보정 유닛(25)에 전달하는 것이 제안되어야 한다. 보정 유닛(25)은 방정식을 이용한 공기량 센서의 기준 특성 곡선의 차이(Δ), 비율(Q) 및 제1 오프셋값(O1)으로부터, 드리프트 특성 곡선(110)의 오프셋을 위한 제1 보정값(KO)과 드리프트 특성 곡선(110)의 기울기를 위한 제2 보정값(KS)을 형성한다. 방정식은 이하와 같이 실행된다:

드리프트 특성 곡선(110)은, 드리프트 특성 곡선(110)의 실제 오프셋이, 드리프트 특성 곡선(110)을 위한 새로운 오프셋을 형성하기 위해 제1 보정값(KO)과 더해지고, 드리프트 특성 곡선(110)의 실제 기울기가, 드리프트 특성 곡선(110)을 위한 새로운 기울기를 형성하기 위해 제2 보정값(KS)과 곱해지도록, 제1 보정값(KO) 및 제2 보정값(KS)에 의해서 보정된다. 이로써 2개의 보정값들(KO, KS)을 이용한 보정 후 새로운 드리프트 특성 곡선(110)이 제공되며, 이는 공기량 센서(1)의 신호(S)를 공기 유동량(LMS)의 물리적 변수로 변환한다.

대안적으로, 선형 기준 특성 곡선의 경우 제1 오프셋값(O1)은 공기 유동량이 더 이상 존재하지 않는 공기량 센서(1)의 새로운 상태 시 제어 장치-추적부 내의 측정에 의해서도 결정될 수 있다. 제1 오프셋값(O1)은 장치(10)의 오프셋값 메모리(1000) 내에 저장되며 이로부터 보정 유닛(25)에 제공된다. 제1 기준값 메모리(70)의 출력부는 마찬가지로 보정 유닛(25)에 제공된다.

도4에는 장치(10)를 통해서 실행되는 본 발명에 따른 방법의 예시적 순서에 대한 흐름도가 설명된다. 프로그램의 시작 후, 프로그램 지점(200)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은, 공기량 센서(1) 또는 엔진(5)의 제1 작동 개시일 때 값 t = 0으로 초기화되었던 시간 측정 유닛(90)으로부터, 공기량 센서(1) 또는 엔진(5)의 제1 작동 개시 이후 흐른 실제 시간(t)을 수신한다. 또한 프로그램 지점(200)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은 엔진(5)의 실제 엔진 회전수(nmot)를 회전수 센서(45)로부터 수신한다. 이어서 프로그램 지점(205)으로 분기된다.

프로그램 지점(205)에서는, 제1 기준값 메모리(70)와 제2 기준값 메모리(75) 내에, 평가 유닛(55)으로부터 각각 하나의 값이 이미 수신되어 저장되었는지의 여부가 조사된다. 이는 제1 비교 유닛(15)이 차이 Δ ≠ 0의 여부를, 제2 비교 유닛(20)이 비율 Q ≠ 1의 여부를 조사함으로써, 조사된다. 그러하다면, 프로그램 지점(210)으로 분기되며, 그렇지 않다면, 프로그램 지점(225)으로 분기된다.

프로그램 지점(225)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은, t < tgrenz 및 nmot < nmotgrenz의 여부를 조사한다. 그러하다면, 프로그램 지점(230)으로 분기되고, 그렇지 않다면, 프로그램 지점(200)으로 되돌아 분기된다.

프로그램 지점(230)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은 평가 유닛(55)의 제1 출력부(115)를 제1 기준값 메모리(70)에 연결하기 위해 제어된 제1 스위치(60)를, 평가 유닛(55)의 제2 출력부(120)를 제2 기준값 메모리(75)에 연결하기 위해서는 제어된 제2 스위치(65)를 트리거링한다. 이로써 공기량 센서(1)의 신호(S)의 실제 시간적 슬라이딩 평균값에 의한 제1 기준값 메모리(70)의 쓰기 및, 이어진 프로그램 지점(235)에서 신호(S)의 실제 신호 진폭에 의한 제2 기준값 메모리(75)의 쓰기가 실행된다. 이어서, 다시 프로그램 지점(200)으로 되돌아 분기된다.

프로그램 지점(210)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은 nmot < nmotgrenz의 여부를 조사한다. 그러하다면, 프로그램 지점(215)으로 분기되며, 그렇지 않다면, 프로그램 지점(200)으로 되돌아 분기된다. 프로그램 지점(215)으로의 분기를 위해, 추가로 t가 tgrenz보다 크거나 동일한 것이 필수적으로 요구되는 것은 아니다. 드리프트 특성 곡선(110)의 보정은 시간 t < tgrenz일 때에도 이미 실행될 수 있다.

프로그램 지점(215)에서 작동 상태 측정 유닛(95)은 제어된 2개의 스위치(100, 105)를 폐쇄한다. 이어서 프로그램 지점(220)으로 분기된다.

프로그램 지점(220)에서, 보정 유닛(25)은 제공된 입력값들(Δ, Q)로부터 제1 보정값(KO) 및 제2 보정값(KS)을 설명한 방식으로 검출하며, 이로써 드리프트 특성 곡선(110)을 설명한 방식으로 보정한다. 이어서 프로그램이 트리거링된다.

본 발명의 변형예에 따라 보정값(KO, KS)은, 특히 그 시간적 경로에 따라 공기량 센서(1)의 신호(S)가 타당한 것으로 인식된 경우에만 형성될 수 있다. 이러한 목적으로, 평가 유닛(55)에 의해 신호(S)의 타당성 검사가 실행된다. 이 경우 평가 유닛(55)은 예컨대 실린더 뱅크(40)의 실린더 중 하나의 누설로 인한 신호(S)의 불균일한 진폭 변경이 제공되는지의 여부를 조사할 수 있다. 이와 같은 불균일한 진폭 변경은, 실린더 누설 없이 구성 공차 및 노후화 영향에 의해서만 주어진, 더 적은 진폭 변경과 실린더 뱅크(40)의 실린더 중 하나의 누설로 인한 신호(S)의 진폭 변경을 구별할 수 있도록 예컨대 하나의 시험대 상에서 적합하게 응용될 수 있는 사전 설정된 값 위에 위치한 변동 폭을, 2개의 크랭크 샤프트 회전을 포함하는 실린더의 작동 사이클 내의 신호(S)의 진폭이 포함할 때, 평가 유닛(55)에 의해서 검출될 수 있다. 그 후 평가 유닛(55)은 이러한 타당성 검사에 따라 작동 상태 측정 유닛(95)에 타당성 신호(P)를 송출한다. 타당성 정보(P)가 세팅되면, 이는 타당성 있는 신호(S)를 나타내며, 그렇지 않은 경우 즉, 신호(S)가 리세팅되면, 이는 타당성이 없는 신호(S)를 나타낸다. 타당성이 없는 신호(S)의 경우, 작동 상태 측정 유닛(95)은 에러에 연관된 드리프트 특성 곡선(110)의 보정을 방지 하기 위해, 제어된 2개의 스위치(100, 105)를 개방시킨다. 이에 반해 타당성 정보(P)가 세팅되면, 제어된 2개의 스위치(100, 105)의 개방 상태 또는 폐쇄 상태는 앞서 설명한 방식대로, 시간(t)과 엔진 회전수(nmot)에 따르거나, 엔진 회전수(nmot)에만 따른다.

상술한 바와 같이, 드리프트 특성 곡선(110)이 선형인 것이 예시적으로 제시되었다. 일반적으로 드리프트 특성 곡선(110)이 비선형적이지만, 특히 초음파 공기량 센서의 경우 선형 특성 곡선을 통한 대략적인 근사치로 접근될 수 있다. 열막 공기량 센서의 경우, 드리프트 특성 곡선(110)의 이와 같은 선형화는 경우에 따라 더 이상 목적에 부합되지 않으므로, 이 경우 드리프트 특성 곡선(110)은 적어도 다양한 영역들에서 상이하게 선형화되어야 한다. 이 경우, 평가 유닛(55)은 수신된 공기량 센서(1)의 신호(S)가 특성 곡선의 어떠한 영역에 위치하는지를 추가로 조사할 수 있으며, 이러한 정보는 신호(B)에 의해서 마찬가지로 작동 상태 측정 유닛(95)에 전달될 수 있다. 이 경우 상이하게 선형화되어 드리프트 특성 곡선(110)을 통해서 나타난 신호 변수들의 언급한 각각의 영역들을 위해, 제1 기준값 메모리, 제1 비교값 메모리, 제1 비교 유닛, 제2 기준값 메모리, 제2 비교값 메모리, 제2 비교 유닛 및 보정 유닛을 갖는 장치가 제공되며, 이는 드리프트 특성 곡선(110) 내에서 신호 변수들의 각각의 선형화된 영역을, 오프셋을 위한 보정값과 기울기를 위한 보정값으로 보정한다. 2개의 기준값 메모리들, 2개의 비교값 메모리들, 2개의 비교 유닛들 및 보정 유닛을 갖는 개별 장치들 사이는, 실제 제공된 신호 영역에 따라, 작동 상태 측정 유닛(95)에 의해 전환되어야 하며, 작동 상태 측정 유닛(95)은 설명한 바와 같이 신호(B)를 통해서 실제 신호 영역을 전달 받는다. 지점에 상응하게 설치된 스위치는 도3에서 도면 부호 125로 도시되며, 제어된 제1 스위치(60)와 제1 기준값 메모리(70) 사이에, 제어된 제1 스위치(60)와 제1 비교값 메모리(80) 사이에, 제어된 제2 스위치(65)와 제2 기준값 메모리(75) 사이에, 제어된 제2 스위치(65)와 제2 비교값 메모리(85) 사이에 위치한다. 작동 상태 측정 유닛(95)에 의한, 이러한 추가 스위치(125)의 제어는 도3에서 마찬가지로 점선으로 도시된다.

보정 유닛(25)을 통한 드리프트 특성 곡선(110)의 보정 또는, 실제 수신된 공기량 센서(1)의 신호값을 위해 상응하게 할당된 보정 유닛을 통한 드리프트 특성 곡선(110)의 하나의 영역의 보정은, 이에 앞서서, 상응하는 비교값 메모리(80, 85)가 실제 신호값(S)에 따라 채워지고, 비교 유닛들(15, 20)에 의해 상응하는 비교 결과(Δ, Q)가 형성되며, 할당된 보정 유닛(25)에 의해 상기 비교 결과가 상응하는 보정값들(KO, KS)로 변환되었을 때에서야 비로소 실행된다. 이러한 목적을 위해, 비교값 메모리(80, 85), 비교 유닛들(15, 20) 및 할당된 보정 유닛(25) 내의 비교값의 저장의 적절한 시간적 클록은, 예컨대 작동 상태 측정 유닛(95) 측에서 실행되며, 제1 시간 클록에서 비교값 메모리(80, 85)가 덮어쓰기되고, 후속하는 제2 시간 클록에서 비교 유닛들(15, 20)은 비교 결과(Δ, Q)를 검출해서 송출하며, 이어진 제3 시간 클록에서 보정 유닛(25)은 보정값들(KO, KS)을 검출해서 보정을 위해 드리프트 특성 곡선(110)에 전달한다. 비교값 메모리(80, 85)의 덮어쓰기로부터 드리프트 특성 곡선(110)의 보정까지의 시간 클록 순서는, 바로 연달아 검출된 공 기량 센서(1)의 2개의 측정값들 사이의 시간 간격 내에서 진행되어야 한다.

설명된 방법과 설명된 장치는 공기량 센서(1)의 드리프트 보상에 의해서 예시적으로 설명되었다. 이에 완전히 상응하는 방식으로, 압력 센서, 온도 센서 또는 회전수 센서와 같이 엔진(5)의 임의의 다른 센서들도 보상될 수 있으며, 또한 엔진(5) 내에 구성되지 않은 센서들 및, 압력, 온도, 유동량, 회전수 등과 같은 물리적 변수들도 측정될 수 있다.

사용된 센서에 따라, 센서의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수가 기준값과 비교되며, 센서의 신호는 비교 결과에 따라 보정된다. 기준값으로서는, 센서의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 위해 센서의 신호로부터 유도된 값이 형성된다. 상술한 실시예에서, 시간적 평균값과 신호 진폭이 공기량 센서(1)의 신호의 특성화 변수들로서 선택되었다. 센서의 특성 곡선이 하나의 변수에만 따르면, 항상 고정된 오프셋값을 나타내고 기울기에 대해서만 드리프트되거나, 항상 고정된 기울기를 나타내고 오프셋에 대해서만 드리프트되며, 이는 센서의 신호의 단 하나의 특성화 변수를 위해 센서의 신호로부터 유도된 값, 예컨대 시간적 평균값만이 또는 신호 진폭만이 기준값으로서 형성될 때, 충분하다. 특히 비선형 센서 특성 곡선의 경우, 센서의 신호의 2개 이상의 특성화된 변수들을 위해 센서의 신호로부터 유도된 값을 기준값으로서 형성하는 것이 필요할 수도 있다. 또한 추가로, 시간적 평균값 및 신호 진폭에는, 신호의 제2 시간적 유도가 속할 수 있다.

도2에는, 선형화된 4개의 영역으로 분할된, 비선형 특성 곡선(X)이 점선으로 도시된다. 따라서 신호(S)는 그 변수에 따라서 상기 4개의 영역들에 위치할 수 있 다. 4개의 영역들은 다음과 같이 규정된다:

0 <= S < S1

S1 ≤= S < S2

S2 ≤= S < S3

S3 ≤= S.

4개의 영역들 각각에는, 제1 기준값 메모리, 제1 비교값 메모리, 제1 비교 유닛, 제2 기준값 메모리, 제2 비교값 메모리, 제2 비교 유닛 및 보정 유닛으로 이루어진 장치가 도3에 도시된 바와 같이 할당되며, 도3에 도시된 스위치 지점(125)을 통해 접속될 수 있다.

t < tgrenz일 때에만, 기준값 메모리(70, 75)가 쓰기되는 것이 앞서서 예시적으로 설명되었다. 그러나 추가로 또는 대안적으로, 기준값 메모리(70, 75)는 공기량 센서의 사전 설정된 다른 작동 상태에서도 쓰기 또는 덮어쓰기될 수 있다. 이러한 사전 설정된 작동 상태는, 상기 작동 상태에서 공기량 센서(1)가 오염되지 않고 노후화 영향 또는 마모로부터 자유로운 것을 특징으로 한다. 이는 공기량 센서(1)의 관리 이후의 경우에 해당될 수도 있다. 따라서 tgrenz는 공기량 센서(1)의 상응하는 관리 이후의 한계 시간으로서도 해석될 수 있다. 오염 및 노후화 영향 또는 마모가 없는 공기량 센서(1)의 사전 설정된 작동 상태는, 예컨대 중복된 공기량 센서를 이용한 공기량 센서(1)의 타당성화에 의해서 또는, 엔진(5)의 다른 작동 변수들로부터 공기량 센서의 신호를 모델화하는 것과 같이 당업자에게 공지된 임의의 다른 방식으로 검출될 수 있으며, 이 경우 기준값 메모리(70, 75)의 쓰기 또는 덮어쓰기는, 엔진 회전수 nmot < nmotgrenz 에 대한 조건이 충족되는 한, 이와 같이 사전 설정된 공기량 센서(1)의 작동 상태에서도 가능해야 한다.

또한 구동 유닛(5)은 설명된 방식과 같이 엔진으로서 형성되지 않아도 되며, 예컨대 엔진과 전기 모터로 이루어진 하이브리드 구동 장치로서 또는, 전기 모터로서 또는, 당업자에게 공지된 그 외의 임의의 방식으로 형성될 수 있으며, 이러한 구동 유닛의 센서의 드리프트는 설명된 방식으로 보상될 수 있다.

또한 신호(S)의 타당성화가 그 시간적 경로에 따르는 것은 앞서 설명되었다. 그러나 이러한 타당성화는, 시간적 평균값 또는 신호 진폭과 같은, 센서의 신호의 특성화 변수가 타당성화됨으로써 당업자에게 공지된 다른 방식으로도 실행될 수 있다. 이로써 실린더 뱅크(40)의 실린더 중 하나의 실린더 내의 누설로 인한 불균일한 진폭 변경의 경우, 시간적 평균값 또는 신호 진폭과 같은, 타당성이 없는 신호(S)의 특성화 변수가 일어난다. 즉, 특성화 변수는 이 경우, 기대되는 값으로부터 허용되지 않게 벗어난다. 신호(S)의 시간적 평균값은 기대되는 시간적 평균값으로부터 허용되지 않게 벗어나며 또는, 신호(S)의 신호 진폭은 기대되는 신호 진폭으로부터 허용되지 않게 벗어난다.

기준값 메모리(70, 75)와 비교값 메모리(80, 85)는 EEPORM으로서 형성될 수 있다.

Claims

센서(1) 신호의 적어도 하나의 특성화 변수가 기준값과 비교되고 센서(1)의 신호가 비교 결과에 따라 보정되는 센서(1)의 신호 보정 방법에 있어서,

센서(1) 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 위해 센서(1)의 신호로부터 유도된 값이 기준값으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제1항에 있어서, 기준값은 센서(1)의 사전 설정된 작동 상태 내에, 특히 센서(1)의 최초 작동 개시 이후 사전 설정된 시간 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 센서(1)에 의해 구동 유닛(5), 특히 엔진의 작동 변수가 측정되고, 기준값의 형성 및/또는 기준값과의 비교를 위한 센서(1) 신호의 적어도 하나의 특성화 변수의 형성이 구동 유닛(5)의 사전 설정된 적어도 하나의 작동 상태, 특히 공회전 상태 내에서 실행되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기량 측정 장치, 특히 열막 공기량 센서 또는 초음파 공기량 센서가 센서(1)로서 선택되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 센서(1)의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수로서 시간적 평균값 및/또는 신호 진폭이 선택되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 비교 결과에 따라 적어도 하나의 보정값이 형성되며, 보정값에 의해 센서(1)의 신호가 보정되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제6항에 있어서, 적어도 하나의 보정값은 특히 그 시간적 경로에 따라 타당성이 인식된 센서(1)의 신호의 경우에만 형성되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 적어도 하나의 보정값은 오프셋을 위한 보정값 및/또는 센서(1) 신호의 감도를 위한 보정값으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 보정값은 신호 변수의 다양한 영역들 내에서 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 방법.
센서(1) 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 기준값과 비교하는 적어도 하나의 비교 유닛(15, 20)과, 비교 결과에 따라 센서(1)의 신호를 보정하는 보정 유닛(25)을 구비한, 센서(1)의 신호 보정 장치(10)에 있어서,

기준값을 형성하기 위한 수단(30)이 제공되며, 이는 센서(1)의 신호의 적어도 하나의 특성화 변수를 위해 센서(1)의 신호로부터 유도된 값을 기준값으로서 형성하는 것을 특징으로 하는 센서의 신호 보정 장치.