CN104412076B - 流体测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种测量精度高的流体测量装置。该流体测量装置具有输入从第一检测元件输出的第一信号(S1)和从第二检测元件输出的第二信号(S2)的电路部，电路部具有输出与第一信号和第二信号相应的第三信号(S3)的信号处理单元、判断第一信号的状态的状态判断单元和根据状态判断单元的判断结果控制第一信号的变化给第三信号带来的变化的量的控制单元。

Description

流体测量装置
技术领域
本发明涉及用于测量至少一个流体参数的流体测量装置。
背景技术
为了减少未来的汽车的环境负荷，需要能够先进地控制发动机缸内燃烧中的有害物质的产生的燃烧控制技术。因此需要正确地掌握对发动机的吸入空气量，对于以流量传感器为代表的流体测量装置要求高精度化。
已知有热式流量传感器作为面向汽车的流体测量装置。热式流量传感器是在流体中配置发热体，检测流动引起的发热体周边的温度变化来测量流量的装置。已知该热式流量传感器的输出特性因流体的温度和压强等而变动，以往提出了与温度和压强等相应的修正技术。例如有由专利文献1公开的技术。
专利文献1中记载的热式流量传感器为了对检测出的参数v进行修正，具有修正单元，该修正单元具有求出在流路中流动的流体温度t的温度检测部和存储了与检测出的参数v和流体温度t相关的单位温度的修正值ΔX(v，t)的修正表，根据v、t和ΔX(v，t)设修正后的流量V为：
V＝v+ΔX(v，t)·(t-t0)
将参数v修正为基准温度t0下的流量。
此外，关于压强修正也是同样的，为了对检测出的参数v进行修正，具有修正单元，该修正单元具有求出在流路中流动的流体压强p的压强检测部和存储了与检测出的参数v和流体压强p相关的单位温度的修正值ΔY(v，p)的修正表，根据v、p和ΔY(v，p)设修正后的流量V为：
V＝v+ΔY(v，p)·(p-p0)
将参数v修正为基准压强p0下的流量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4269046号公报
发明内容
发明要解决的课题
专利文献1中记载的热式流量传感器是用于对流量值进行修正的用温度检测部或压强检测部检测出的检测值对修正后的流量值直接造成影响的结构。因而，使用专利文献1记载的修正技术的热式流量传感器的情况下，掌握用于修正的参数(以下称为“修正参数”。)是否可靠性高的信息是重要的，掌握测量修正参数的测量单元是否在正常地测量修正参数是重要的。
即，修正参数是与正常时不同的值的情况下，会使用与原本的修正参数不同的值进行过修正处理。因此，检测出的流量值成为包含过修正处理引起的误差的值，产生测量精度降低的问题。但是，专利文献1中没有考虑上述课题。
本发明的目的在于提供一种测量精度高的流体测量装置。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明的流体测量装置是具有输入从第一检测元件输出的第一信号和从第二检测元件输出的第二信号的电路部的流体测量装置，上述电路部包括：信号处理单元，其输出与上述第一信号和上述第二信号相应的第三信号；状态判断单元，其判断上述第一信号的状态；和控制单元，其根据上述状态判断单元的判断结果控制上述第一信号的变化给上述第三信号带来的变化的量。
发明效果
根据本发明，能够得到测量精度高的流体测量装置。
附图说明
图1是流体测量装置的概要结构。
图2是第一实施例的流体测量装置的电路模块。
图3是第二实施例的流体测量装置的电路模块。
图4是第三实施例的流体测量装置的电路模块。
图5是第四实施例的流体测量装置的电路模块。
图6是第一变形例的流体测量装置的电路模块。
图7是第二变形例的流体测量装置的电路模块。
图8是第三变形例的流体测量装置的电路模块。
图9是第四变形例的流体测量装置的电路模块。
图10是第一实施例的流体测量装置的判断部23的判断方法概念图。
图11是第一实施例的流体测量装置的S1与(S3-S2)的关系图。
图12是第四实施例的流体测量装置的S1与(S3-S2)的关系图。
图13是由流体测量装置和ECU构成的***结构例。
图14是第一实施例的流体测量装置的流程图。
具体实施方式
以下，用图1、图2、图10、图11、图14说明本发明的一个实施例即第一实施例。
首先，用图1说明流体测量装置的概要结构。
主流体200能够在由配管100形成的主通路101中流通，为了测定该主流体200的流量而在主通路101中***壳体102。壳体102具有温度传感器1，温度传感器1以暴露在主流体200中的方式安装在主通路101中。此外，壳体102具有能够导入主流体200的一部分的副通路103。在副通路103的内部，以暴露在导入的支流体201中的方式配置流量传感器2。流量传感器2被支承体3支承，支承体3上还搭载有电路元件4。电路元件4起到将流量传感器2的输出信号转换为流量信息并输出到外部机器的作用。
接着，图2表示第一实施例的流体测量装置的检测电路模块。
一端接地的热敏电阻7的另一端与恒定电阻8的一端连接，恒定电阻8的另一端与规定的电压Vcc连接。热敏电阻7和恒定电阻8的中点电位的模拟信号被输入到电路元件4，通过电路元件4具有的AD转换器10将中点电位的模拟信号转换为数字信号S1。流量传感器2输出的模拟信号也同样被输入到电路元件4，通过电路元件4具有的AD转换器11转换为数字信号S2。接着，将S1和S2输入到数字信号处理装置20(以下称为DSP20)，通过规定的数字运算处理后，用DA转换器12、13转换为模拟信号，对作为上级***的电子控制单元90(以下称为ECU90)输出。
其中，DSP20具有决定用于对S2进行修正的修正量的修正量运算部21，基于S1和S2决定修正量。该修正量在加法部22中与S2相加。
第一实施例的流体测量装置的特征在于，在上述结构之外，追加了判断S1的异常的判断部23和选择加法部22的输出或S2中的任一者作为数字信号S3对DA转换器13输入的开关24。以下，对判断部23和开关24的动作进行解说。
第一实施例中的流体测量装置的温度传感器1，如图1所示地配置在主通路101中，是直接暴露在主流体200中的状态。因此，主流体200中包含的灰尘(dust)和油等异物与温度传感器1碰撞或附着在其上，温度传感器1的温度的检测精度可能降低。例如，如图2所示使热敏电阻7接地的配线40因异物的碰撞等而断线的情况下，热敏电阻7和恒定电阻8的中点电位变换为Vcc。因为中点电位的变化被反映到S1，所以判断部23能够检测S1的变化而诊断为异常。
用图10说明第一实施例中的判断部23的异常判断方法。判断部23例如能够用窗口比较器实现，第一实施例中的判断部23如图10所示当S1在规定范围S1L～S1H内的情况下输出0(正常)，脱离上述规定范围的情况下输出1(异常)。
接着，用图11说明开关24的效果。开关24能够根据判断部23的判断结果对S3的内容选择加法部22的输出值或S2中的任一者进行衔接，在第一实施例中在上述规定范围S1L～S1H外使S2成为S3。因此，在上述规定范围内对S2加上与S1的变化相应的规定的修正量来生成S3，另一方面，在上述规定范围外能够抑制S1的变化对S3造成的影响，能够防止因温度传感器1的异常引起的过修正处理。
用图14所示的流程图说明以上的处理内容。将输入到DSP20的S1和S2输入到修正量运算部21，修正量运算部21基于S1和S2决定修正量。另一方面，对判断部23输入S2，基于S1L、S1H进行S1的异常判断。判断为S1正常的情况下，输出在S2加上修正量后的结果作为S3，判断为S1异常的情况下，输出S2作为S3。
第一实施例的流体测量装置通过进行以上动作，具有以下的优点。第一优点在于，在温度传感器1破损的情况等S1的可靠性降低的状况下，能够通过判断部23掌握该状态。第二优点在于，在温度传感器1破损的情况等S1的可靠性降低的状况下，能够通过开关24抑制通过S1进行的修正处理。第三优点在于，判断部23和开关24能够通过DSP20的数字信号处理来实现，因此能够无需追加大规模的电路地应用本发明技术。第四优点在于，判断部23和开关24能够通过DSP20的数字信号处理来实现，因此能够容易地变更判断部23的判断阈值即S1L和S1H。
接着，用图3说明作为本发明的一个实施方式的第二实施例。其中，在以下的各实施例中，各实施例中已说明一次的相同的参考符号即使附图编号不同也表示相同的结构，实现相同的作用效果。因此，对于已说明的结构，有时仅在图中附加参考符号，省略说明。
第二实施例的流体测量装置的特征在于，追加了输出固定值的信号发生器25，并且在修正量运算部21与加法部22之间追加了开关26，来代替第一实施例的流体测量装置中设置的开关24。以下，对信号发生器25和开关26的动作进行解说。其中，上述以外的结构与第一实施例相同，因此省略动作解说。
开关26根据判断部23的判断结果选择修正量运算部21的输出和信号发生器25输出的固定值并传输至加法部22。因此，能够在温度传感器1异常时将信号发生器25输出的固定值用作修正量，结果，能够抑制因温度传感器1的异常引起的过修正处理。
此外，信号发生器25的输出值能够操作为任意的值，因此能够将S3固定输出为全1或全0等值。从而，能够在温度传感器1异常时操作S3对外部机器进行状态通知。
其中，由信号发生器25生成的规定信号可以是固定值，也可以是周期性的脉冲信号。
接着，对于第二实施例的流体测量装置的优点进行解说。第一～第四优点与第一实施例的流体测量装置相同。第五优点在于，能够在温度传感器1异常时对外部机器进行状态通知。
接着，用图4说明作为本发明的一个实施例的第三实施例。
第三实施例的流体测量装置的特征在于，追加了选择信号发生器25的输出和加法部22的输出并对DA转换器13传输的开关27，来代替第二实施例的流体测量装置中设置的开关26。以下，说明开关27的动作。
开关27根据判断部23的判断结果选择加法部22的输出和信号发生器25输出的固定值并向DA转换器13传输。因此，能够在温度传感器1异常时将信号发生器25输出的固定值用作S3，所以在温度传感器1异常时能够对外部机器输出任意的值。即，能够通过S3对外部机器进行状态通知。
接着，对第三实施例的流体测量装置的优点进行解说。第一～第五优点与第二实施例的流体测量装置相同。第六优点在于，能够在温度传感器1异常时对外部机器输出任意的值。
接着，用图5、图12说明本发明的一个实施例即第四实施例。
第四实施例的流体测量装置的特征在于，在AD转换器10与修正量运算部21之间追加了限定S1的数值范围的限制器28，来代替第一实施例的流体测量装置中设置的判断部23和开关24。以下，用图12解说限制器28的动作。
限制器28能够设定S1的限制范围S1L～S1H，限定对修正量运算部21输入的S1的数值范围。由此，能够对修正量运算部21输入上述限制范围内的数字信号S1’，所以即使在因温度传感器1的异常而使S1的值大幅变化的情况下，也能够使应用于修正的修正量在规定范围内，因此能够减少过修正引起的流量值的误差。
其中，存在必要的修正量因流量而不同的情况，该情况下，存在适合各流量的限制范围S1L～S1H。因此，优选限制器28能够根据S2来设定限制范围S1L～S1H。
接着，对于第四实施例的流体测量装置的优点进行解说。第一优点在于，在温度传感器1破损的情况等S1的可靠性降低的状况下，能够通过限制器28减少过修正引起的流量值的误差。第二优点在于，限制器28能够通过DSP20的数字信号处理来实现，因此能够无需追加大规模的电路地应用本发明技术。第三优点在于，限制器28能够通过DSP20的数字信号处理来实现，因此能够容易地变更限制器28的限制范围。
接着，用图6说明第一实施例的第一变形例。
第一变形例的流体测量装置的特征在于，追加了将第一实施例的流体测量装置中设置的判断部23的判断结果转换为模拟信号的DA转换器14，能够对ECU90直接传输判断部23的判断结果。由此，能够用ECU90检测温度传感器1的异常。
接着，用图7说明第一实施例的第二变形例。
第二变形例的流体测量装置的特征在于，追加了通信接口15，代替第一实施例的流体测量装置中设置的DA转换器12、DA转换器13，能够将判断部23的判断结果的信号与S1和S3一同数字输出。由此，能够用单一的数字通信总线对ECU90传输多个检测信息。
接着，用图8说明第一实施例的第三变形例。
第三变形例的流体测量装置的特征在于，在第一实施例的流体测量装置中追加了温度传感器6、对温度传感器6的输出进行数字转换的AD转换器16和将AD转换器16输出的数字信号S4与S1的差分信号S5输出的运算部29，修正量运算部21基于S2和S5导出修正量。
在第三变形例的流体测量装置中，同样因为温度传感器1异常时S1发生变化，所以S1与S4的差分信号即S5也发生变化。从而，用与S5相应的修正量进行修正的情况下，存在产生过修正误差的危险性。该情况下，也能够与第一实施例同样地用判断部23对S1进行判断，根据判断结果操作开关24来抑制过修正误差。
此外，也可以是在第三变形例的流体测量装置中追加对S4进行判断的判断部，在判断为S1和S4中任一者异常的情况下，操作开关24的结构。由此能够确保更优秀的可靠性。
接着，用图9、图13说明第一实施例的第四变形例。
第四变形例的流体测量装置的特征在于，在第一实施例的流体测量装置中追加了信号发生器30和根据判断部23的判断结果选择信号发生器30的输出和S1中任一者对DA转换器12输入的开关31。由此，能够在温度传感器1异常时代替S1将信号发生器30生成的规定信号通过DA转换器12输出到ECU90。其中，信号发生器30生成的规定信号可以是固定值，也可以是周期性的脉冲信号。
用图13对第四变形例的优点进行解说。图13表示使流体测量装置与ECU90组合的情况下的、在ECU90侧判断温度传感器1的异常的结构的图。即，是在传感器装置5的内部不具有温度传感器1的状态判断单元的结构。通过线束41对ECU90输入从电路元件4输出的温度传感器1的检测信号，然后，向ECU90中设置的判断部94输入并对异常进行判断。ECU90在向信号处理部93输入从电路元件4输出的温度传感器1和流量传感器2的检测信号的前段具有开关91、92，根据判断部94的判断结果进行断续控制。
但是，在图13所示的结构中不能区别使构成温度传感器1的热敏电阻7接地的配线40断线的故障模式和对ECU90传输温度传感器1的检测信号的线束41断线的故障模式。这是因为热敏电阻7和线束41均通过负载电阻与电源连接，所以无论哪一者断线的情况下对ECU90输入的信号都固定为电源电位附近的值。因而，无论配线40和线束41中哪一者破损的情况下，判断部94都判断为温度传感器1的破损，通过开关91、92屏蔽信号。
另一方面，第四变形例中，在温度传感器1异常时通过开关31对ECU90输出信号发生器30生成的周期性的脉冲信号。从而，第四变形例的流体测量装置的第一优点在于，能够区别温度传感器1破损的情况与线束41断线的情况。此外，线束41断线的故障模式的情况下，DSP20适当地实施修正动作。因而，第二优点在于，在线束41断线的故障模式的情况下也能够在ECU90中利用流量传感器2的检测信号。
在以上列举的实施例中，解说了关于用温度传感器的输出对流量传感器的输出进行修正的情况的动作，但也能够适用于用压强传感器的输出对流量传感器的输出进行修正或用温度传感器的输出对湿度传感器的输出进行修正的情况。此外也可以是温度传感器之间的组合，不限于实施例所列举的传感器的组合。
符号说明
1、6 温度传感器
2 流量传感器
3 支承体
4 电路元件
5 传感器装置
7 热敏电阻
8 恒定电阻
10、11、16AD 转换器
12～14 DA转换器
15通信接口
20 数字信号处理装置(DSP)
21 修正量运算部
22 加法部
23 判断部
24、26、27、31、91、92 开关
25、30 信号发生器
28 限制器
29运算部
40 配线
41 线束
90 ECU
93 信号处理部
94 判断部
100 配管
101 主通路
102 壳体
103 副通路
200 主流体
201 支流体

Claims (14)

1.一种流体测量装置，其特征在于：
具有输入从第一检测元件输出的第一信号和从第二检测元件输出的第二信号的电路部，其中
所述电路部包括：
信号处理单元，其输出与所述第一信号和所述第二信号相应的第三信号；
状态判断单元，其判断所述第一信号是否在规定范围内；和
控制单元，其在所述状态判断单元判断所述第一信号在规定范围外的情况下，控制所述第一信号的变化给所述第三信号带来的变化的量，
所述规定范围根据所述第二信号被设定。
2.如权利要求1所述的流体测量装置，其特征在于：
所述控制单元控制给所述第三信号带来的变化的量，使得当所述状态判断单元的判断结果是所述第一信号在表示正常状态的范围中时，所述第一信号的变化量和所述第二信号与所述第三信号的差的变化量的相关系数为固定或连续地变化的关系，
所述控制单元控制给所述第三信号带来的变化的量，使得当所述状态判断单元的判断结果是所述第一信号脱离表示正常状态的范围时，所述第一信号的变化量和所述第二信号与所述第三信号的差的变化量的相关系数非连续地变化。
3.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述控制单元具有对所述第一信号的变化给所述第三信号带来的变化的量设置上限的单元。
4.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述控制单元具有对所述第一信号的变化给所述第三信号带来的变化的量设置下限的单元。
5.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述控制单元具有对所述第一信号的变化给所述第三信号带来的变化的量设置上限和下限的单元。
6.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述控制单元具有使所述第一信号的变化给所述第三信号带来的变化的量成为零的无效化单元。
7.如权利要求6所述的流体测量装置，其特征在于：
所述无效化单元具有将所述第二信号作为所述第三信号的单元。
8.如权利要求6所述的流体测量装置，其特征在于：
所述无效化单元具有将规定值作为所述第三信号的单元。
9.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述状态判断单元具有在所述第一信号大于规定值的情况下判断为异常的单元。
10.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述状态判断单元具有在所述第一信号小于规定值的情况下判断为异常的单元。
11.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述状态判断单元具有在所述第一信号脱离所述规定范围的情况下判断为异常的单元。
12.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
具有对外部通知所述状态判断单元的判断结果的通知单元。
13.如权利要求12所述的流体测量装置，其特征在于：
所述通知单元具有规定的通信单元。
14.如权利要求1或2所述的流体测量装置，其特征在于：
所述第一检测元件是检测流体的温度的元件；
所述第二检测元件是检测流体的流量的元件。
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