專利名稱：氣體流量測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種引擎(內(nèi)燃機)的吸入空氣流量測量用的氣體流量測量裝置，特別是涉及一種不僅是獲得氣體流量時優(yōu)選的、而且是獲得氣體溫度檢測信號時優(yōu)選的氣體流
量測量裝置。
背景技術(shù)：
在汽車用引擎中，為了控制燃料噴射量而需要測量吸入空氣流量。作為測量該吸入空氣流量的裝置的一種，有發(fā)熱電阻體式氣體流量測量裝置。希望該發(fā)熱電阻式氣體流量測量裝置的輸出信號如下即使溫度發(fā)生變化其輸出信號的變化也小、即溫度依賴誤差小。為了減小該溫度依賴誤差，需要根據(jù)氣體溫度、基板溫度檢測信號來校正氣體流量檢測信號的溫度依賴誤差。其中，氣體溫度的依賴誤差的校正有日本特開平11-37815號公報所述的技術(shù)。該技術(shù)如下在吸入空氣流路內(nèi)配置熱敏電阻等獨立的溫度傳感器，使用其溫度檢測信號通過數(shù)字運算來進行氣體溫度依賴誤差的校正。一般作為溫度傳感器而使用的熱敏電阻具有廉價這樣的優(yōu)點，但是電阻值是溫度的倒數(shù)的指數(shù)函數(shù)，因此導(dǎo)致溫度檢測信號相對于溫度成為非線性，導(dǎo)致高溫以及低溫下的分辨率變粗。因此，導(dǎo)致測量精度變低。另外，還能夠代替熱敏電阻而使用其輸出特性中的線性良好的Pt (白金)電阻體，但是昂貴，因此導(dǎo)致裝置價格上升。在日本特開2003-75266號公報中記載有如下構(gòu)成的技術(shù)為了提高氣體溫度檢測精度，通過并聯(lián)連接電阻和熱敏電阻、或者并聯(lián)以及串聯(lián)連接多個電阻來使氣體溫度信號成為線性的輸出。但是，在這種模擬電路的電阻組合的結(jié)構(gòu)中線性不理想，輸出范圍也窄，因此導(dǎo)致方便性變低。在日本特開2010-7530號公報中記載有如下技術(shù)為了高精度地診斷氣體溫度傳感器的故障，在外部設(shè)置用于高精度地診斷氣體溫度傳感器的故障的裝置。但是，如果設(shè)置這種外部裝置，則無法避免成本上升。專利文獻1:日本特開平11-37815號公報專利文獻2 日本特開2003-75266號公報專利文獻3 :日本特開2010-7530號公報

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問題)在上述的以往的技術(shù)中，為了獲得氣體溫度檢測信號而設(shè)置由多個電阻體構(gòu)成的電路、或在外部設(shè)置用于進行故障診斷的裝置，因此存在增加調(diào)整工作量的可能。另外，根據(jù)氣體溫度檢測元件的特性，當(dāng)氣體溫度的輸出為非線性時，噪聲的影響導(dǎo)致精度惡化，高溫以及低溫的分辨率變粗，高精度下能夠使用的溫度范圍變窄。而且，通過多個電阻體的組合，即使氣體溫度信號具有線性也難以完全地設(shè)為直線。另外，即使具有線性也無法最大程度地利用輸出范圍。而且，當(dāng)氣體溫度檢測元件處于斷線、或者短路等的故障狀態(tài)時，使用診斷電路，因此會導(dǎo)致成本上升。因此，本發(fā)明的目的在于，當(dāng)氣體溫度的輸出為非線性時，也提高高溫以及低溫的分辨率來擴大高精度下能夠使用的溫度范圍，從而提供更高精度且可靠性高的氣體流量測
量裝置。(解決問題的方案)為了解決上述課題，使用數(shù)字電路校正氣體溫度檢測信號使得非線性輸出成為線性輸出。由此，能夠提高高溫以及低溫的分辨率來擴大高精度下能夠使用的溫度范圍。另夕卜，在極高溫以及極低溫中通過成為固定的輸出，能夠不設(shè)置診斷電路地進行氣體溫度檢測元件的斷路、短路的故障診斷。而且，能夠通過校正公式的優(yōu)化來減小運算處理容量。另夕卜，還能夠校正因電路的溫度不同導(dǎo)致的特性偏差，因此能夠減小氣體溫度檢測信號的偏差。(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種容易擴大溫度檢測范圍且為高精度的氣體流量測量裝置，該氣體流量測量裝置具備能夠根據(jù)氣體溫度輸出來進行氣體溫度檢測元件的斷路、短路的故障診斷的具有高精度且高可靠性的數(shù)字電路。另外，還能夠校正因電路的溫度不同導(dǎo)致的特性偏差，因此能夠減小氣體溫度檢測信號的偏差。


圖1是將氣體流量測量裝置安裝到主體的安裝圖。圖2是圖1的A-A'截面圖。圖3是第I實施方式的氣體流量測量裝置的電路圖。圖4是氣體溫度檢測元件I的電阻值的溫度特性。圖5是第I實施方式中的模擬-數(shù)字變換器AD3 14的輸入電壓的輸出特性。圖6是溫度變換時的噪聲導(dǎo)致的誤差影響特性。圖7是第I實施方式中的特性變換圖。圖8是第4實施方式的氣體流量測量裝置的電路圖。圖9是第4實施方式中的模擬-數(shù)字變換器AD3 14的輸入電壓的輸出特性。圖10是第4實施方式中的特性變換圖。圖11是第5實施方式的氣體流量測量裝置的電路圖。圖12是第6實施方式的氣體流量測量裝置的電路圖。圖13是第6實施方式中的模擬-數(shù)字變換器AD3 14的輸入電壓的輸出特性。圖14是第6實施方式中的特性變換圖。圖15是使用了表格的校正的流程圖。圖16是將氣體流量測量裝置安裝到主體的安裝圖。(附圖標記說明)1:氣體溫度檢測元件；2 :氣體流量測量裝置；3 :氣體通路主體；4 :氣體流量檢測元件；5 :基板；6 :主通路；7 :副通路；8 :空氣的流通；9 :固定電阻；10 :數(shù)字信號處理DSP ；11 :模擬-數(shù)字變換器ADl ；12 :集成電路內(nèi)的溫度傳感器；13 :模擬-數(shù)字變換器AD2 ；14 模擬-數(shù)字變換器AD3 ；15 PROM； 16 :數(shù)字-模擬變換器DAl ；17 自運行計數(shù)器FRCl ；18 數(shù)字-模擬變換器DA2 ；19 自運行計數(shù)器FRC2 ；20 :發(fā)送器；21 :集成電路；22 :氣體溫度檢測電路；23 :調(diào)節(jié)器；24 :多路復(fù)用器MUXl ；25 :多路復(fù)用器MUX2 ；26 :恒流源；27 :引擎控制單元ECU ;28 :副通路入口 ；29 :副通路出口。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明的氣體流量測量裝置的一個實施方式。首先，使用圖f圖7說明本發(fā)明的第I實施方式。圖1是表示將作為本發(fā)明的第I實施方式的氣體流量測量裝置2安裝在氣體通路主體3的狀態(tài)的圖。圖2是表示作為第I實施方式的氣體流量測量裝置2的A-A'截面的圖。圖3是表示作為第I實施方式的氣體流量測量裝置2的流量檢測電路以及氣體溫度檢測電路22的概要結(jié)構(gòu)的圖。在圖2中，氣體流量測量裝置2具有安裝在形成內(nèi)燃機的吸氣流路的氣體通路主體3中而被流過氣體流路的氣體吹到的結(jié)構(gòu)。因此，氣體溫度檢測元件(也稱為熱敏電阻或者氣體溫度測量電阻體)I以被吸氣流體直接吹到的方式設(shè)置在氣體流量測量裝置2的上游側(cè)，氣體流量檢測元件4設(shè)置在副通路7內(nèi)。另外，氣體流量檢測元件4安裝在基板5上，只有安裝了氣體流量檢測元件4的部分設(shè)置在副通路7內(nèi)。在基板5中還具備圖3所示的氣體溫度檢測電路22，并與副通路7隔離。由氣體溫度檢測元件I檢測出的氣體溫度通過基板5上的氣體溫度檢測電路22變換為電壓信號，并輸入到模擬-數(shù)字變換器AD314。另外，在集成電路21內(nèi)為了檢測用于檢測與基板5相當(dāng)?shù)臏囟鹊幕鍦囟榷惭b有集成電路內(nèi)的溫度傳感器(基板溫度傳感器)12。由此，能夠檢測出氣體溫度和氣體流量測量裝置2各自的溫度。在圖3中，氣體溫度檢測電路22是將配置在吸氣流路中的氣體溫度檢測元件I和固定電阻9串聯(lián)連接而構(gòu)成的，對氣體溫度檢測電路22提供調(diào)節(jié)器(基準電源)23輸出的恒定電壓。此時,氣體溫度檢測元件I的特性如圖4所示那樣表示對數(shù)函數(shù)的特性。并且，將由氣體溫度檢測元件I和固定電阻9對調(diào)節(jié)器23輸出電壓進行分壓得到的分壓值，作為氣體溫度檢測信號而取入到數(shù)字電路。該輸入電壓成為如圖5所示那樣的非線性特性。因此，如以往那樣在分壓值保持原樣時為非線性特性，因此在高溫以及低溫中分辨率粗，精度下降。而且，在如圖6所示那樣的非線性特性的情況下，在引擎控制單元ECU27中的溫度變換時，當(dāng)輸出中重疊有噪聲時，由于傳感器的非線性而導(dǎo)致輸出的平均值和溫度變換后的平均值發(fā)生偏移，導(dǎo)致變換為溫度時的噪聲變大。因此，無法確保由引擎控制單元E⑶27所處理的溫度信號的精度。因此，進行氣體溫度信號的特性校正。首先，將由氣體溫度檢測元件I和固定電阻9對調(diào)節(jié)器23的輸出電壓進行分壓得到的分壓值，通過模擬-數(shù)字變換器AD3 14從模擬值變換為數(shù)字值。該變換了的數(shù)字值以預(yù)先保存在PR0M15內(nèi)的常數(shù)為基礎(chǔ)通過數(shù)字信號處理DSPlO進行校正運算處理，校正為如圖7所示那樣的輸出特性。具體地說，在保證溫度范圍(具有規(guī)定的最大輸出和最小輸出、且規(guī)定的溫度范圍)內(nèi)校正為向右上升的線性的輸出特性。此時，當(dāng)將輸入到模擬-數(shù)字變換器AD3 14的電壓的數(shù)字信號(進行校正的值)設(shè)為X，校正后的值設(shè)為Y，用于校正的各校正系數(shù)設(shè)為kt(Tkt5時，能夠通過使用(I)式所示的校正公式校正為圖7所示的調(diào)整后的輸出特性。
權(quán)利要求
1.一種氣體流量測量裝置，其特征在于，具有: 多個電阻體，配置在氣體流路中； 氣體流量檢測電路，通過檢測流過所述多個電阻體的電流或者根據(jù)該電流所產(chǎn)生的電壓來輸出與在所述氣體流路中流通的氣體流量相應(yīng)的氣體流量檢測信號；以及 氣體溫度檢測元件，用于檢測所述氣體流路中的氣體溫度， 其中，所述氣體流量檢測電路具備信號變換單元，該信號變換單元變換輸出信號以使得從所述氣體溫度檢測元件輸出的信號具有規(guī)定的最大輸出和最小輸出、且在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)成為線性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 所述氣體溫度檢測元件與固定電阻串聯(lián)連接到基準電源，所述基準電源的電源電壓被上述氣體溫度檢測元件和所述固定電阻分壓，將所述分壓了的電壓信號設(shè)為輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 所述固定電阻設(shè)置在與設(shè)置有所述氣體流量檢測電路的基板相同的基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 所述氣體溫度檢測元件連接到恒流源，將產(chǎn)生在所述氣體溫度檢測元件的兩端的電位差設(shè)為輸出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 所述氣體溫度檢測元件由熱敏電阻構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 由所述信號變換單元所變換的輸出信號是由模擬-數(shù)字變換器變換了的數(shù)字信號， 所述模擬-數(shù)字變換器設(shè)置在集成電路中， 所述集成電路具備將由所述信號變換單元所變換了的輸出信號變換為模擬信號的數(shù)字-模擬變換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 在所述集成電路中設(shè)置有測量基板的溫度的基板溫度傳感器， 根據(jù)由所述模擬-數(shù)字變換器變換了的數(shù)字信號以及所述基板溫度傳感器的信號通過所述信號變換單元來變換 輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體流量測量裝置，其特征在于， 所述固定電阻設(shè)置在所述集成電路中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體流量測量裝置，當(dāng)氣體溫度檢測元件的特性為非線性時也能提高高溫以及低溫的分辨率，擴大高精度下能夠使用的溫度范圍，具有更高精度且高可靠性。該氣體流量測量裝置具有多個電阻體，配置在氣體流路中；氣體流量檢測電路，通過檢測流過多個電阻體的電流或者根據(jù)該電流所產(chǎn)生的電壓來輸出與在氣體流路中流通的氣體流量相應(yīng)的氣體流量檢測信號；以及氣體溫度檢測元件(1)，用于檢測氣體流路中的氣體溫度，其中，氣體流量檢測電路具備信號變換單元，該信號變換單元變換輸出信號以使得從氣體溫度檢測元件輸出的信號具有規(guī)定的最大輸出和最小輸出、且在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)成為線性。
文檔編號G01F1/696GK103080703SQ20118004085
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者鈴木和紀, 佐藤亮, 半澤惠二 申請人:日立汽車系統(tǒng)株式會社