DE19854868B4

DE19854868B4 - Thermoflußmeßgerät und Kraftstoff-Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE19854868B4
Application number: DE19854868A
Authority: DE
Inventors: Naruki Suetake
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2018-11-28
Also published as: US6272918B1; JP3385308B2; DE19854868A1; JPH11344367A

Abstract

Thermoflussmessgerät, umfassend:
eine Flussraten-Erfassungseinheit (8) zum Erfassen eines Flussratensignals;
eine Referenzenergieversorgung (7) zum Erzeugen eines Referenzsignals; und
eine Umschalteinrichtung (10) zum selektiven Ausgeben des Flussratensignals von der Flussraten-Erfassungseinheit (8) und des Referenzsignals von der Referenzenergieversorgung (7);
wobei das Thermoflussmessgerät dazu ausgebildet ist, dass mehrere Informationsteile über eine einzelne Übertragungsleitung durch Verwendung von mehreren Faktoren ausgegeben werden, die aus einer Frequenz, einem Tastverhältnis und einem Spannungspegel gewählt sind, die in dem Flussratensignal enthalten sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Thermoflußmeßgerät zum Erfassen der Flußrate einer Flüssigkeit mit einem thermoempfindlichen Widerstand und insbesondere ein Thermoflußmeßgerät, das ein impulsartiges Signal ausgibt, das der Flußrate einer Flüssigkeit entspricht, und eine Kraftstoff-Steuereinrichtung unter Verwendung des Thermoflußmeßgeräts, die z.B. für Brennkraftmaschinen ausgelegt ist.

Allgemein wird eine sehr hohe Genauigkeit bei einer Flußratenumwandlung benötigt, die für ein Signal eines Thermoflußmeßgeräts in einer Kraftstoff-Steuereinrichtung für z.B. Brennkraftmaschinen ausgeführt werden soll. Deshalb wird eine Referenzenergieversorgung mit hoher Genauigkeit in der Kraftstoff-Steuereinrichtung vorgesehen und eine A/D-Umwandlung eines Flußratensignals wird auf Grundlage der Referenzenergieversorgung ausgeführt.

9 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein herkömmliches Thermoflußmeßgerät, das ein Spannungssignal ausgibt, in einer Kraftstoff-Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen verwendet wird.

In 9 ist ein Thermoflußmeßgerät 1 mit einer Kraftstoff-Einspritzsteuereinrichtung 2 verbunden, die eine Referenzenergieversorgung 3 mit hoher Genauigkeit, einen A/D-Wandler 4 und einen Mikrocomputer 5 umfaßt. Das Thermoflußmeßgerät 1 umfaßt einen (nicht dargestellten) Verstärker, der ein daran angelegtes Flußratensignal verstärkt und ein verstärktes Signal ausgibt.

Ein Spannungssignalausgang von dem Thermoflußmeßgerät 1 wird an den A/D-Wandler 4 in der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung angelegt und das angelegte Spannungssignal durchläuft auf Grundlage der Referenzenergieversorgung 3 mit hoher Genauigkeit eine A/D-Umwandlung. Ein sich ergebendes digitales Signal wird verwendet, um eine Kraftstoffeinspritzmengensteuerung in dem Mikrocomputer 5 auszuführen.

10 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel zeigt, bei dem ein herkömmliches Thermoflußmeßgerät, das ein Stromsignal ausgibt, in einer Kraftstoff-Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen verwendet wird, wobei das Beispiel z.B. in der japanischen nicht geprüften Patentveröffentlichung Nr. 2-216420 offenbart ist.

In 10 befindet sich ein Referenzwiderstand 6 mit hoher Genauigkeit zwischen der Eingangsseite eines A/D-Wandlers 4 und der Masseseite. Der andere Aufbau ist der gleiche wie in 1 dargestellt.

In diesem Beispiel durchläuft ein Stromsignal, das von dem Thermoflußmeßgerät 1 ausgegeben wird, eine Strom/Spannungs-Transformation (I/V-Transformation) durch den Referenzwiderstand 6 mit hoher Genauigkeit in der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2 und wird dann an den A/D-Wandler 4 angelegt. Das angelegte Spannungssignal durchläuft auf Grundlage der Referenzenergieversorgung 3 mit hoher Genauigkeit eine A/D-Umwandlung. Ein sich ergebendes digitales Signal wird verwendet, um einen Prozess einer Kraftstoffeinspritzmengensteuerung in einem Mikrocomputer 5 auszuführen.

Wenn ein Widerstandswert des Referenzwiderstands 6 mit hoher Genauigkeit eine Temperaturcharakteristik oder individuelle Änderungen aufweist, führt eine sich ergebende Änderung direkt zu einem Anstieg eines Fehlers der Flussrate. Deshalb wird der Referenzwiderstand mit hoher Genauigkeit gewöhnlicher weise aus einem Widerstand gebildet, der teuer ist und eine sehr hohe Genauigkeit aufweist.

Wenn jedoch das herkömmliche Thermoflussmessgerät in Kombination mit der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung verwendet wird, wird die Referenzenergieversorgung mit hoher Genauigkeit für den A/D-Wandler in der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung benötigt, um einen Fehler zu unterdrücken, der während der A/D-Umwandlung auftreten kann. Ferner wird in dem Thermoflussmessgerät, das ein Stromsignal ausgibt, ein Referenzwiderstand mit hoher Genauigkeit, der eine überlegene Temperaturcharakteristik oder kleine Änderungen (in der Temperaturcharakteristik, dem Widerstandswert, etc.) in Abhängigkeit von den einzelnen Widerständen aufweist, benötigt, um einen Fehler zu unterdrücken, der bei der Strom/Spannungs-Transformation auftreten kann. Somit bestand ein Problem dahingehend, dass die herkömmlichen Thermoflussmessgeräte notwendigerweise teuer sind.

DE 38 29 063 A1 offenbart ein Verfahren zur magnetischinduktiven Durchflussmessung und einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser. Eine abschnittsweise konstante Simulationsgröße wird so erzeugt, dass sie sich synchron zu dem Magnetfeld des Durchflussmessers ändert, wobei die Signale wechselweise verarbeitet werden. Durch einen Vergleich der beiden Signale in einer Auswerteeinheit können so Fehler eliminiert werden, die bei einer Änderung des Magnetfelds in der Spule entstehen, da es aufgrund der Induktivität der Spule eine gewisse Zeit dauert, bis sich ein stabiler Zustand eingestellt hat. In dieser Zeit kann das Ausgangssignal nicht als Messgröße verwendet werden, so dass an dessen Stelle die Simulationsgröße ausgewertet werden muss.

US 3 603 147 beschreibt einen gepulsten Anemometer-Schaltkreis. Um die Genauigkeit der Messbrücke zu erhöhen, wird ein thermoempfindlicher Widerstand permanent mit maximalem Strom betrieben, da dieser dann die größte Empfindlichkeit aufweist. Um die Messbrücke im thermischen Gleichgewicht zu halten, muss daher der Strom abgeschaltet werden, wenn der Widerstand eine bestimmte Temperatur überschritten hat.

US 4 612 895 offenbart einen Kraftstoff-Flussdetektor mit einer Steuereinheit. Aufgrund der unterschiedlichen Ansprechzeiten und Empfindlichkeiten eines temperaturabhängigen Widerstands auf Temperaturänderungen von Luft und Kraftstoff, werden zwei verschiedene Sensoren in der Messbrücke jeweils in Reihe geschaltet, deren Temperaturcharakteristiken sich kompensieren, wodurch die Messgenauigkeit verbessert werden kann.

DE 39 36 333 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung einer angesaugten Luftmenge in einer Brennkraftmaschine. Dabei wird jeweils der Einfluss einer Stromentnahme durch den Luftmengenmesser und der Verarbeitungsschaltung selbst, und eine dabei entstehende fehlerhafte Potentialdifferenz zwischen den Erdpunkten des Luftmengenmessers und der Verarbeitungsschaltung verringert. Das Signal, das der angesaugten Luftmenge entspricht, wird in Form eines korrigierten Stromsignals innerhalb der Auswerteschaltung weitergeleitet, selbst wenn Schwankungen in den elektrischen Erdpotentialen des Luftmengenmessers und der Auswerteschaltung vorhanden sind.

DE 33 03 017 C1 offenbart eine Schaltung zur Selbstüberwachung eines Messwertumformers für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit sind zwei voneinander unabhängige Vergleichsstufen vorgesehen. Die eine Vergleichsstufe überwacht zwei eingangsseitig an eine Testsignalquelle angeschlossene Eingangsverstärker, während zwei Kompensationsverstärker parallel an nur einen der beiden Eingangsverstärker angeschlossen sind und von der anderen Vergleichsstufe überwacht werden.

Angesichts einer Lösung des voranstehend aufgeführten Problems besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Thermoflussmessgerät, das relativ kostengünstig ist und mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit arbeitet, und eine Kraftstoff-Steuereinrichtung unter Verwendung des Thermoflussmessgeräts, die für Brennkraftmaschinen ausgelegt ist, bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Thermoflussmessgeräts nach Anspruch 1, und auch durch die Merkmale der Kraftstoff-Steuereinrichtung nach Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Ein Thermoflussmessgerät gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Flussraten-Erfassungseinheit zum Erfassen eines Flussratensignals, eine Referenzenergieversorgung zum Erzeugen eines Referenzsignals, und eine Umschalteinrichtung zum selektiven Ausgeben des Flussratensignals von der Flussraten-Erfassungseinheit und des Referenzsignals von der Referenzenergieversorgung. Mit dem ersten Aspekt der Erfindung kann das Flussratensignal und das Referenzsignal durch eine Signalleitung übertragen werden. Deshalb können hochgenaue Signale übertragen werden, ohne von Widerstandskomponenten der Leitung und einer Schnittstelle, etc. beeinflusst zu werden. Ferner kann die Anzahl von Übertragungsleitungen verringert werden.

Ein Thermoflussmessgerät gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinrichtung zusätzlich zu dem ersten Aspekt, wobei die Schalteinrichtung selektiv das Flussratensignal und das Referenzsignal im Ansprechen auf ein Zeitsteuerungssignal von der Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinrichtung ausgibt. Mit dem zweiten Aspekt der Erfindung kann die Notwendigkeit einer Eingabe des Zeitsteuerungssignals von außen beseitigt werden und die Anzahl von Übertragungsleitungen kann verringert werden.

Ein Thermoflussmessgerät gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst zusätzlich zu dem ersten Aspekt eine Verstärkungseinrichtung zum Verstärken des Flussratensignals und des Referenzsignals und dann zum Ausgeben der verstärkten Signale als Spannungssignale. Mit dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Flußrate gemessen werden, ohne von der Genauigkeit der Verstärkungseinrichtung beeinflußt zu werden.

Ein Thermoflußmeßgerät gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ferner zusätzlich zu dem ersten Aspekt eine Verstärkungseinrichtung zum Verstärken des Flußratensignals und des Referenzsignals und dann zum Ausgeben der verstärkten Signale als Stromsignale. Mit dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Effekt einer Differenz im Masse-GND-Potential zwischen dem Thermoflußmeßgerät und einer Kraftstoff-Steuereinrichtung, die beispielsweise mit dem Thermoflußmeßgerät verbunden ist, beseitigt werden.

In dem Thermoflußmeßgerät gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu dem ersten Aspekt mehrere Informationsteile über eine einzelne Übertragungsleitung durch Verwendung von mehreren Faktoren, die aus einer Frequenz, einem Tastverhältnis und einem Spannungspegel gewählt sind, die in dem Flußratensignal enthalten sind, ausgegeben. Mit dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Anzahl von Übertragungsleitungen verringert werden.

Ein Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gebildet aus einem Flußratenmeßgerät, umfassend eine Flußraten-Erfassungseinheit zum Erfassen eines Flußratensignals, eine Referenzenergieversorgung zum Erzeugen eines Referenzsignals, und eine Umschalteinrichtung zum selektiven Ausgeben des Flußratensignals von der Flußraten-Erfassungseinheit und des Referenzsignals von der Referenzenergieversorgung, und eine Signalverarbeitungseinrichtung zum Berechnen einer Flußrate eines Kraftstoffs auf Grundlage des Flußratensignals und des Referenzsignals von dem Thermoflußmeßgerät. Mit dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Flußrate von Kraftstoff gesteuert werden, ohne von der Genauigkeit eines Stromerfassungswiderstands in einem Kraftstoff-Steuersystem beeinflußt zu werden.

In einer Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung unterscheidet die Signalverarbeitungseinrichtung zusätzlich zu dem sechsten Aspekt ein Eingangssignal von dem Thermoflußmeßgerät und behandelt das Eingangssignal als das Referenzsignal, wenn das Eingangssignal außerhalb eines Bereichs des Flußratensignals ist. Mit dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung können das Flußmeßsignal und das Referenzsignal leicht voneinander unterschieden werden.

In einer Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung bestimmt die Signalverarbeitungseinrichtung zusätzlich zu dem sechsten Aspekt, daß das Thermoflußmeßgerät ausgefallen ist, wenn das Eingangssignal von dem Thermoflußmeßgerät einen vorgegebenen Wert übersteigt und über eine vorgegebene Zeit fortdauert. Da mit dem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Zeitfaktor im wesentlichen als eine der Bedingungen für eine Ausfallbestimmung hinzugefügt wird, kann eine fehlerhafte Ausfallbestimmung vermieden werden, selbst wenn das Referenzsignal einen Pegel aufweist, der in den Bereich fällt, der für die Ausfallbestimmung eingestellt ist.

In einer Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu dem sechsten Aspekt eine Eingangsimpedanz der Signalverarbeitungseinrichtung eingestellt, so daß sie gering ist. Insbesondere in dem Thermoflußmeßgerät, das ein Spannungssignal ausgibt, kann ein Strombetrag, der über die Signalleitung fließt, ohne Herabsetzung einer Genauigkeit erhöht werden. Mit dem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann deshalb eine Verbesserung in der Kontaktzuverlässigkeit und in dem Rauschwiderstand eines Signalübertragungssystems, das einen Kontaktwiderstand eines Verbinders etc. umfaßt, realisiert werden.

In einer Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Signalverarbeitungseinrichtung zusätzlich zu dem sechsten Aspekt durch einen A/D-Wandler und einen Mikrocomputer gebildet. Mit dem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Konfiguration der Kraftstoff-Steuereinrichtung vereinfacht werden.

In einer Kraftstoff-Steuereinrichtung gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Referenzsignal von dem Thermoflußmeßgerät zusätzlich zu dem zehnten Aspekt gehalten und das gehaltene Referenzsignal wird als eine Referenzspannung für den A/D-Wandler verwendet. Mit dem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Notwendigkeit einer Ausführung einer Teilung bei dem Prozeß einer Berechnung der Flußrate des Kraftstoffs beseitigt und somit kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden.

In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Blockschaltbild, das einen Hauptteil der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
4 ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
5 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein Blockschaltbild, das einen Hauptteil der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ein Flußdiagramm zum Erläutern des Betriebs der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
8 ein Diagramm zum Erläutern der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
9 ein Blockschaltbild, das eine herkömmliche Kraftstoff-Steuereinrichtung zeigt;
10 ein Blockschaltbild, das eine andere herkömmliche Kraftstoff-Steuereinrichtung zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei als Beispiel der Fall betrachtet wird, bei dem die Erfindung auf eine Kraftstoff-Steuereinrichtung für Brennkraftmaschinen angewendet ist.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 sind Komponenten, die denjenigen in 9 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die ausführliche Beschreibung davon wird hier weggelassen.
Wie in 1 gezeigt umfaßt eine Kraftstoff-Steuereinrichtung ein Thermoflußmeßgerät 1A, das ein Spannungssignal ausgibt, und eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A. Die Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A umfaßt einen A/D-Wandler 4 und einen Mikrocomputer 5A. Zudem bilden der A/D-Wandler und der Mikrocomputer 5A zusammen eine Signalverarbeitungseinrichtung.
2 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der internen Konfiguration des Thermoflußmeßgeräts 1A zeigt.
In 2 umfaßt das Thermoflußmeßgerät 1A eine Referenzenergieversorgung (Referenzstromversorgung) 7 zum Erzeugen eines Referenzsignals, eine Sensoreinheit 8 zum Erzeugen eines Flußratensignals, einen Oszillator 9, eine Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinrichtung zum alternierenden Ausgeben von H (Hochpegel)/L (Niedrigpegel) Signalen bei einem vorgegebenen Zyklus, eine Signalumschalteinrichtung 10 zum Umschalten des Referenzsignals und des Flußratensignals im Ansprechen auf einen Ausgang von dem Oszillator 9, einen Verstärker 11, eine Verstärkungseinrichtung zum Verstärken des Referenzsignals und des Flußratensignals, die selektiv on der Signalumschalteinrichtung 10 ausgegeben werden, und eine Verbinderleitung (Jumperleitung) 12, die sich zwischen der Ausgangsseite der Sensoreinheit 8 und der Eingangsseite des Verstärkers 11 befindet.
Der Betrieb der Ausführungsform 1 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben.
In dem Thermoflußmeßgerät, wie in 3 gezeigt, schaltet die Signalumschalteinrichtung 10 ein Referenzsignal VR' und ein Flußratensignal VQ' zur Zeit (z.B. beim Abfall) eines Rechtecksignals PS von dem Oszillator 9 um, so daß das Referenzsignal VR' und das Flußratensignal VQ' dem Verstärker 11 alternierend eingegeben werden. Der Verstärker 11 verstärkt die angelegten Signale bei einer vorgegebenen Verstärkungsrate und gibt dann ein Referenzsignal VR und ein Flußratensignal VQ aus, das sich aus der Verstärkung ergibt.
Es sei hier angenommen, daß die Verstärkungsrate des Verstärkers 11 G ist, das Referenzsignal von der Referenzenergieversorgung 7 VR' ist und das Flußratensignal von der Sensoreinheit 8 VQ' ist, und das Referenzsignal VR und das Flußratensignal VQ, die sich aus der Verstärkung ergeben und mit der folgenden Formel ausgedrückt werden, jeweils an der Ausgangsseite des Verstärkers 11, d.h. auf der Ausgangsseite des Thermoflußmeßgeräts 1A erzeugt werden: VR = VR' × G (1) VQ = VQ' × G (2)
Wenn man die Verstärkungsrate G in einer ähnlichen Weise wie bei der später beschriebenen Formel (6) betrachtet, werden Fehlerfaktoren, die der Verstärkungsrate G zugerechnet werden können, gelöscht und somit ist ein Fehler von G in dem Ergebnis nicht enthalten.
Demzufolge muß der Verstärker 11 keine hohe Genauigkeit aufweisen und kann mit einer kostengünstigen Konfiguration realisiert werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der Verstärker 11 weggelassen werden kann.
Da der Oszillator 9 in dem Thermoflußmeßgerät 1A vorgesehen ist, ist es auch nicht notwendig, daß irgendein Signal von außen aufgenommen wird, und die Anzahl von Verbinderanschlüssen kann verringert werden.
Wenn es nicht gewünscht ist, daß der Oszillator 9 in dem Thermoflußmeßgerät 1A vorgesehen ist, kann ferner ein Oszillationssignal oder ein Zeitsteuerungssignal von außen aufgenommen werden.
Wenn es gewünscht ist, die herkömmlichen Spezifikationen für eine Schnittstelle zu verwenden, kann zusätzlich ein Flußmeßgerät mit den herkömmlichen Spezifikationen durch Weglassen der Referenzenergieversorgung 7, des Oszillators 9 und der Signalumschalteinrichtung 10 in 2 und durch Verbinden der Sensoreinheit 8 direkt mit dem Verstärker 11 über die Verbindungsleitung (Jumper-Leitung) 12 bereitgestellt werden.
Mit anderen Worten, die Jumper-Leitung 12 dient dazu, H/W durchzuführen, die gemeinsam zwischen den herkömmlichen Spezifikationen und den Spezifikationen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Signale, die von dem Thermoflußmeßgerät 1A ausgegeben werden, werden als ein Referenzsignal Vr und ein Flußratensignal Vq, die sich jeweils aus der später beschriebenen Impedanztransformation des Referenzsignals VR und des Flußratensignal VQ ergeben, an den A/D-Wandler 4 der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A angelegt. Die A/D-gewandelten Signale werden alternierend als digitale Signale an den Mikrocomputer 5A übertragen.
Der Mikrocomputer 5A führt eine Verarbeitung der digitalen Signale aus, um eine Unterscheidung und Speicherung der Signale wie in 4 gezeigt auszuführen.
Genauer gesagt nimmt in 4 der Mikrocomputer 5A als ein Eingangssignal Vi das digitale Signal von dem A/D-Wandler 4 auf (Schritt S1), überprüft eine Änderung (ein Ansteigen oder ein Abfallen) des Eingangssignals Vi (Schritt S2) und bestimmt dann, ob die Änderung des Eingangssignals Vi innerhalb eines Flußratensignalbereichs Qr (s. 3) (Schritt S3) ist oder nicht.
Wenn die Änderung des Eingangssignals Vi innerhalb des Flußratensignalbereichs QR ist, wird dieses Eingangssignal Vi als das Flußratensignal Vq angesehen und wird einmal in einem Speicher ((nicht gezeigt) (Schritt S4) gespeichert. Wenn die Änderung des Eingangssignals Vi nicht in dem Flußratensignalbereich Qr ist, dann wird dieses Eingangssignal Vi als das Referenzsignal Vr angesehen und wird einmal in dem Speicher gespeichert (Schritt S5).
Als nächstes wird im Schritt S6 eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage eines Ergebnisses berechnet, das aus der folgenden Gleichung (3) erhalten wird: Flußrate = Vq/Vr (3)
Wenn nun angenommen wird, daß die Signalleitungsimpedanz einer Schnittstelle zwischen dem Thermoflußmeßgerät 1A und der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A Rs ist, die Eingangsimpedanz der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A Ri ist, der Spannungspegel des Referenzsignals in dem Thermoflußmeßgerät 1A VR ist, der Spannungspegel des Flußratensignals in dem Thermoflußmeßgerät 1A VQ ist, der Spannungspegel des Referenzsignals, das an den A/D-Wandler 4 angelegt ist, Vr ist, und der Spannungspegel des an den A/D-Wandler 4 angelegten Flußratensignal Vq ist, dann sind die folgenden Formeln erfüllt: Vr = {Ri/(Rs + Ri)} × VR (4) Vq = {Ri/(Rs + Ri)} × VQ (5)
Das Einsetzen der Formeln (4) und (5) in die obige Formel (3) führt zu der folgenden Formel: Flußrate = Vq/Vr = {Ri/(Rs + Ri)} × VQ/{Ri/(Rs + Ri)} × VR = VQ/VR (6)
Dies bedeutet, daß die Effekte der Signalleitung und der Eingangsimpedanz den gleichen Komponenten zugerechnet werden können und gelöscht werden. Demzufolge wird ein Signal, das durch das Flußratensignal/das Referenzsignal dargestellt wird, genau über eine Route des Thermoflußmeßgeräts 1A → des A/D-Wandlers 4 → des Mikrocomputers 5A übertragen.
In dem Flußmeßgerät, das ein Spannungssignal ausgibt, kann durch Einstellen der Eingangsimpedanz Ri auf einen kleinen Wert ein Strombetrag, der über die Signalleitung fließt, ohne Verringerung der Genauigkeit erhöht werden. Eine Verbesserung in der Kontaktzuverlässigkeit und im Rauschwiderstand eines Signalübertragungssystems, das einen Kontaktwiderstand eines Verbinders etc. umfaßt, kann deshalb realisiert werden.
Da ferner das Referenzsignal und das Flußratensignal in der Form von Rechteckwellen durch Verwendung einer Signalleitung übertragen werden, besteht keine Notwendigkeit, eine zusätzliche Signalleitung und einen Verbinder zum Übertragen des Referenzsignals von dem Thermoflußmeßgerät 1A an die Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2A bereitzustellen, trotz der Bereitstellung der Referenzenergieversorgung auf der Seite des Thermoflußmeßgeräts 1A.
Da ferner das Referenzsignal auf einen Pegel außerhalb des Ausgabebereichs des Flußratensignals eingestellt wird, wie in 3 gezeigt, kann die Signalunterscheidung zwischen dem Referenzsignal und dem Flußratensignal leicht durch Bestimmen der Signalpegel ausgeführt werden.
Wenn 5 V unter Verwendung von beispielsweise 10 Bits in der A/D-Wandlung verwendet wird, ergibt sich zusätzlich eine Auflösung (ein digitaler Fehler) von 1 Bit ≒ 5 mV. Da der Pegel des Referenzsignals so eingestellt wird, daß er höher als der Ausgabebereich des Flußratensignals ist, wie in 3 gezeigt, kann ein Wert des Flußratensignals/des Referenzsignals mit einem kleineren Effekt verursacht durch einen digitalen Fehler des Referenzsignals berechnet werden, als dies der Fall sein würde, wenn der Pegel des Referenzsignals kleiner als der Ausgabebereich des Flußratensignals eingestellt wird.
Ausführungsform 2
5 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 5 sind Komponenten, die denjenigen in 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die ausführliche Beschreibung davon wird hier weggelassen.
Wie in 5 gezeigt umfaßt eine Kraftstoff-Steuereinrichtung ein Thermoflußmeßgerät 1B, das ein Stromsignal ausgibt, und eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2B. Die Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2B umfaßt einen A/D-Wandler 4, einen Mikrocomputer 5B und einen Widerstand 6, der zwischen der Eingangsseite des A/D-Wandlers 4 und der Masseseite angeordnet ist. Zudem bilden der A/D-Wandler 4 und der Mikrocomputer 5B zusammen eine Signalverarbeitungseinrichtung.
6 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der internen Konfiguration des Thermoflußmeßgeräts 1B zeigt.
Bis auf die Tatsache, daß der Verstärker 11 in 2 durch einen Verstärker & V/I-Umwandler 13 ersetzt ist, weist das Thermoflußmeßgerät 1B die gleiche Konfiguration wie diejenige des in 2 gezeigten Thermoflußmeßgeräts 1A auf.
Der Betrieb der Ausführungsform 2 wird nun beschrieben.
In dem Thermoflußmeßgerät 1B, wie in 6 gezeigt, schaltet die Signalumschalteinrichtung 10 ein Referenzsignal VR' und ein Flußratensignal VQ' zur Zeit (z.B. beim Abfall) eines Rechteckwellensignals PS von dem Oszillator 9 um, so daß das Referenzsignal VR' und das Flußratensignal VQ' alternierend dem Verstärker & V/I-Umwandler 13 eingegeben wird. Der Verstärker & V/I-Umwandler 13 verstärkt die angelegten Signale bei einer vorgegebenen Verstärkungsrate und gibt dann ein Referenzsignal IR und ein Flußratensignal IQ aus, die sich aus einer V/I-Umwandlung nach der Verstärkung ergeben.
Bevor Signale, die von dem Thermoflußmeßgerät 1B ausgegeben werden, d.h. das Referenzsignal IR und das Flußratensignal IQ, an den A/D-Wandler 4 der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 1B angelegt werden, werden sie im wesentlichen durch den Widerstand 6 in Spannungssignale umgewandelt, die dann an den A/D-Wandler 4 geführt werden. Die A/D-umgewandelten Signale werden alternierend als digitale Signale an den Mikrocomputer 5B geführt.
Die nachfolgende Signalverarbeitung in dem Mikrocomputer 5B kann in einer ähnlichen Weise wie bei der Ausführungsform 1 ausgeführt werden.
Somit kann der Betrieb dieser Ausführungsform 2 grundlegend so angesehen werden, daß die Eingangsimpedanz Ri in der Ausführungsform 1 durch den Referenzwiderstand 6 ersetzt wird. Mit anderen Worten wird wie bei der Ausführungsform 1 ein Signal, das durch das Flußratensignal/das Referenzsignal dargestellt wird, über eine Route des Thermoflußmeßgeräts 1B → einer I/V-Transformation durch den Referenzwiderstand 6 → des A/D-Wandlers 4 → des Mikrocomputers 5B übertragen wird.
In dieser Ausführungsform 2 ergibt sich deshalb das Flußratensignal/das Referenzsignal = Vq/Vr = VQ/VR, und die Ausdrücke der Eingangsimpedanz Ri sind im wesentlichen gelöscht; somit wird ein teurer und hochgenauer Widerstand, der in dem in 10 gezeigten herkömmlichen Flußmeßgerät verwendet werden sollte, nicht mehr benötigt.
Dementsprechend werden in dieser Ausführungsform 2 die Signale unabhängig von der Genauigkeit des für die I/V-Umwandlung verwendeten Referenzwiderstands 6 genau übertragen. Selbst wenn eine Differenz im GND (Masse) Potential zwischen dem Thermoflußmeßgerät 1B und der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung 2B existiert, wirkt auch die Differenz nicht als ein Fehlerfaktor. Infolgedessen ist es zusätzlich zu den Vorteilen mit der obigen Ausführungsform 1 möglich, eine Signalübertragung mit hoher Genauigkeit zu realisieren.
Ausführungsform 3
7 ist ein Flußdiagramm, das eine Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Schaltungskonfiguration dieser Ausführungsform 3 in ähnlicher Weise wie diejenige der obigen Ausführungsform 1 oder 2 konstruiert werden kann, und somit wird die ausführliche Beschreibung davon hier weggelassen.
Diese Ausführungsform 3 stellt ein Beispiel des Falls dar, der eine Ausfallerkennung umfaßt, um einen Ausfall des Thermoflußmeßgeräts zu bestimmen. Bislang ist das übertragene Signal nur ein Flußratensignal gewesen und wird innerhalb des vorgegebenen Bereichs eines Flußratenausgangs bis auf Rauschkomponenten, die durch Nebensprechen usw. verursacht werden, gehalten. Es ist deshalb bei einer herkömmlichen Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung üblich gewesen, eine Ausfallerkennung durchzuführen, indem bestimmt wird, daß irgendein Signal außerhalb des vorgegebenen Bereichs eines Flußratenausgangs ein Fehler- oder Ausfallsignal ist, das sich aus einer Trennung oder einem Kurzschluß ergibt, die in einem Thermoflußmeßgerät oder einer Übertragungsleitung aufgetreten ist. Wenn beispielsweise in 3 die Übertragungsleitung unterbrochen oder mit Masse kurzgeschlossen ist, weist ein sich ergebendes Signal einen niedrigeren Pegel als der vorgegebene Bereich eines Flußratenausgangs auf und durch das herkömmliche Verfahren kann bestimmt werden, daß es ein Ausfallsignal ist. Wenn jedoch die Übertragungsleitung zu einem Ein-Pegel des Referenzsignals kurzgeschlossen ist, kann durch das herkömmliche Verfahren nicht bestimmt werden, daß ein sich ergebendes Signal ein Ausfallsignal ist, wenn ein Signalpegel für eine Ausfallbestimmung fast auf den gleichen wie derjenige des Referenzsignals eingestellt wird.
Um das obige Problem zu vermeiden wird in dieser Ausführungsform 3 ein Schwellwert Vf, der für eine Signalunterscheidung zur Bestimmung eines Ausfalls des Thermoflußmeßgeräts verwendet wird, auf einen Pegel zwischen den Flußratensignal Vq und dem Referenzsignal Vr eingestellt, wie in 3 gezeigt. Die Signalunterscheidung wird auf Grundlage eines Vergleichs mit dem Schwellwert Vf ausgeführt.
Durch eine derartige Einstellung kann ein Ausfallprozeß ausgeführt werden, indem bestimmt wird, daß das Thermoflußmeßgerät ausgefallen ist, wenn das Flußratensignal der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung für eine ausreichende Zeit länger als der Zyklus des Referenzsignals nicht eingegeben wird.
Der Betrieb dieser Ausführungsform 3 zum Ausführen eines derartigen Ausfallprozesses wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm von 7 beschrieben, wobei als Beispiel der Fall einer Verwendung der Schaltungskonfiguration der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform 1 verwendet wird.
Der Mikrocomputer 5A nimmt als ein Eingangssignal Vi das digitale Signal von dem A/D-Wandler 4 auf (Schritt S11), überprüft eine Änderung (ein Ansteigen oder einen Abfall) des Eingangssignals Vi (Schritt S12) und bestimmt somit, ob das Eingangssignal Vi größer als der Schwellwert Vf ist oder nicht (Schritt S13).
Wenn das Eingangssignal Vi kleiner als der Schwellwert Vf ist, wird dieses Eingangssignal Vi als das Flußratensignal Vq angesehen und wird einmal in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert (Schritt S14). Wenn das Eingangssignal Vi größer als der Schwellwert Vf ist, dann wird bestimmt, ob eine Änderung des Eingangssignal Vi innerhalb einer vorgegebenen Zeit, z.B. einer Zeit, die ausreichend länger als der Zyklus des Referenzsignals ist, auftritt (Schritt S15). Wenn eine Änderung auftritt, wird dieses Eingangssignal Vi als das Referenzsignal Vr angesehen und wird einmal in dem Speicher gespeichert (Schritt S16).
Als nächstes wird im Schritt S17 eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage des Ergebnisses berechnet, das aus der obigen Formel (3) erhalten wird, d.h. der erfaßten Flußrate.
Wenn andererseits keine Änderung des Eingangssignals Vi innerhalb der vorgegebenen Zeit im Schritt S15 auftritt, d.h. wenn eine bestimmte Zeit ohne irgendeine Änderung des Eingangssignals Vi auftritt, wird dies als Darstellung eines ausgefallenen Zustand angesehen (Schritt S18). Wenn das Flußratensignal der Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung von dem Thermoflußmeßgerät für eine Zeit, die ausreichend länger aus der Zyklus des Referenzsignals ist, nicht eingegeben wird, wird z.B. bestimmt, daß dieses Thermoflußmeßgerät ausgefallen ist. Somit wird eine Kraftstoffeinspritzmenge auf Grundlage der Ausfallerkennung des Thermoflußmeßgeräts 1A berechnet (Schritt S19).
Da mit dieser Ausführungsform 3 wie voranstehend beschrieben ein Zeitfaktor als eine der Bedingungen für eine Ausfallbestimmung hinzugefügt wird, kann eine fehlerhafte Ausfallbestimmung vermieden werden, selbst wenn das Referenzsignal einen Pegel aufweist, der in den Bereich fällt, der für die Ausfallbestimmung eingestellt ist.
Ausführungsform 4
Obwohl in den 1 und 5 nicht dargestellt, ist gewöhnlicherweise ein Kondensator parallel zu der Eingangsimpedanz Ri und dem Referenzwiderstand 6 für den Zweck z.B. einer Entfernung von Rauschkomponenten in dem Signalübertragungssystem eingefügt. Deshalb wird die Flanke eines Wellenformanstiegs und eines Abfalls des Eingangssignals weniger steil.
Die Signalunterscheidung wird in den 4 und 7 auf Grundlage der Änderung des Eingangssignals Vi durchgeführt. In Anbetracht der obigen Ausführungen kann die Signalunterscheidung durchgeführt werden, indem das Eingangssignal Vi erfaßt und gespeichert wird, nachdem eine vorgegebene Zeit von seiner Änderung abgelaufen ist, anstelle daß das Eingangssignal Vi unmittelbar nach seiner Änderung erfaßt und gespeichert wird.
Ausführungsform 5
Die Signalunterscheidung zwischen dem Referenzsignal und dem Flußratensignal wird in den 4 und 7 auf Grundlage der Änderung des Eingangssignals Vi durch Verwendung von Software durchgeführt, aber sie kann durch Verwendung von Hardware wie beispielsweise einem Vergleicher ausgeführt werden.
Ferner kann die Schaltungskonfiguration so modifiziert werden, daß das Referenzsignal gehalten wird und das gehaltene Referenzsignal an einen Referenzsignal-Eingangsanschluß des A/D-Wandlers 4 angelegt wird, d.h. derart, daß das von dem Thermoflußmeßgerät übertragene Referenzsignal als eine Basis für die A/D-Umwandlung verwendet wird, die in dem A/D-Wandler 4 ausgeführt wird.
Da das Referenzsignal von dem Thermoflußmeßgerät und das Referenzsignal für den A/D-Wandler 4 durch eine derartige Modifikation als die gleichen angesehen werden können, wird die Notwendigkeit einer Ausführung einer Teilung des Flußratensignals/des Referenzsignals in dem Mikrocomputer beseitigt und somit kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden.
Ausführungsform 6
8 ist ein Wellenformdiagramm zum Erläutern der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung.
In 8 ist eine Signalwellenform von dem Thermoflußmeßgerät gezeigt, das ein im wesentlichen impulsartiges Signal ausgibt. Das impulsartige Signal enthält vier Arten von Signalkomponenten, die eine Frequenz (1/T1), ein Tastverhältnis (T2/T1), eine "H (Hochpegel)"-Spannung (Voh) und eine "L (Niedrigpegel)"-Spannung (Vol) enthält. In dieser Ausführungsform 6 werden diese Signalkomponenten mit jeweiligen Informationsteilen versehen, die in dem Thermoflußmeßgerät erzeugt werden.
Es sei nun als Beispiel der Fall eines Kárman-Wirbelflußmeßgeräts mit einem atmosphärischen Druck und einem Temperatursensor, die beide darin eingebaut sind, betrachtet. Wenn das impulsartige Signal z.B. unter der Bedingung übertragen wird, daß die Frequenz die Flußrateninformation darstellt, Voh die Information über den atmosphärischen Druck darstellt und das Tastverhältnis die Temperaturinformation darstellt, dann kann die Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung die Flußrateninformation durch Erfassen der Frequenz, die Information über den atmosphärischen Druck durch Erfassen von Voh und die Temperaturinformation durch Erfassen des Tastverhältnisses durch eine Signalleitung ermitteln. Infolgedessen kann die gesamte Größe vom strukturellen Gesichtspunkt her verringert werden und die Zuverlässigkeit des Signalübertragungssystems kann verbessert werden.
Alternativ kann in der Ausführungsform 1 die Frequenz und das Tastverhältnis so zugeordnet werden, daß sie jeweils die Temperaturinformation und die Information über den atmosphärischen Druck darstellen.

Claims

Thermoflussmessgerät, umfassend: eine Flussraten-Erfassungseinheit (8) zum Erfassen eines Flussratensignals; eine Referenzenergieversorgung (7) zum Erzeugen eines Referenzsignals; und eine Umschalteinrichtung (10) zum selektiven Ausgeben des Flussratensignals von der Flussraten-Erfassungseinheit (8) und des Referenzsignals von der Referenzenergieversorgung (7); wobei das Thermoflussmessgerät dazu ausgebildet ist, dass mehrere Informationsteile über eine einzelne Übertragungsleitung durch Verwendung von mehreren Faktoren ausgegeben werden, die aus einer Frequenz, einem Tastverhältnis und einem Spannungspegel gewählt sind, die in dem Flussratensignal enthalten sind.
Thermoflussmessgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinrichtung (9), wobei die Umschalteinrichtung (10) ausgebildet ist, selektiv das Flussratensignal und das Referenzsignal im Ansprechen auf ein Zeitsteuerungssignal von der Zeitsteuerungssignal-Erzeugungseinrichtung (9) auszugeben.
Thermoflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verstärkungseinrichtung (11) zum Verstärken des Flussratensignals und des Referenzsignals und dann zum Ausgeben der verstärkten Signale als Spannungssignale.
Thermoflussmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Verstärkungseinrichtung (13) zum Verstärken des Flussratensignals und des Referenzsignals und dann zum Ausgeben der verstärkten Signale als Stromsignale.
Kraftstoff-Steuereinrichtung, gebildet aus einem Thermoflussmessgerät (1A, 1B), umfassend eine Flussraten-Erfassungseinheit (8) zum Erfassen eines Flussratensignals; eine Referenzenergieversorgung (7) zum Erzeugen eines Referenzsignals; eine Umschalteinrichtung (10) zum selektiven Ausgeben des Flussratensignals von der Flussraten-Erfassungseinheit (8) und des Referenzsignals von der Referenzenergieversorgung (7); und eine Signalverarbeitungseinrichtung (2A, 2B) zum Berechnen einer Flussrate eines Kraftstoffs auf Grundlage des Flussratensignals und des Referenzsignals von dem Thermoflussmessgerät; wobei das Thermoflussmessgerät (1A, 1B) dazu ausgebildet ist, dass mehrere Informationsteile über eine einzelne Übertragungsleitung durch Verwendung von mehreren Faktoren ausgegeben werden, die aus einer Frequenz, einem Tastverhältnis und einem Spannungspegel gewählt sind, die in dem Flussratensignal enthalten sind.
Kraftstoff-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (2A) ausgebildet ist, ein Eingangssignal von dem Thermoflussmessgerät (1A, 1B) zu unterscheiden und das Eingangssignal als das Referenzsignal zu behandeln, wenn das Eingangssignal außerhalb eines Bereichs des Flussratensignals ist.
Kraftstoff-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (2B) ausgebildet ist, zu bestimmen, dass das Thermoflussmessgerät (1A, 1B) ausgefallen ist, wenn das Eingangssignal von dem Thermoflussmessgerät (1A, 1B) einen vorgegebenen Wert übersteigt und dieser Zustand für eine vorgegebene Zeit fortdauert.
Kraftstoff-Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsimpedanz (Ri) der Signalverarbeitungseinrichtung (2A) niedrig eingestellt ist.
Kraftstoff-Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung (2A, 2B) durch einen A/D-Wandler (4) und einen Mikrocomputer (5A) gebildet ist.
Kraftstoff-Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzsignal von dem Thermoflussmessgerät (1A, 1B) gehalten wird und das gehaltene Referenzsignal als eine Referenzspannung für den A/D-Wandler (4) verwendet wird.