DE4011950A1 - Thermisches ansaugluftstroemungsmessgeraet und dieses messgeraet verwendende verbrennungsmotorsteuervorrichtung - Google Patents
Thermisches ansaugluftstroemungsmessgeraet und dieses messgeraet verwendende verbrennungsmotorsteuervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotorsteuervorrichtung,
in die ein thermisches Ansaugluftströmungsmeßgerät
eingebaut ist, und insbesondere die Kombination
einer Treiberschaltung eines thermischen Ansaugluftströmungsmeßgerätes
mit einer Steuerschaltung einer Verbrennungsmotorsteuervorrichtung.
Unter den wohlbekannten Ansaugluftströmungsmeßgeräten
für Verbrennungsmotoren (die im folgenden kurz mit Luftströmungssensoren
bezeichnet werden) gibt es eine Vorrichtung
zur Ermittlung der Luftströmungsrate, die ein
wärmeerzeugendes Widerstandselement und ein Lufttemperaturkompensations-
Widerstandelement, die beide eine Temperaturabhängigkeit
aufweisen, verwendet, die in die Ansaugluftströmung
eingebracht ist und die den durch das
wärmeerzeugende Widerstandelement fließenden Strom regelt,
um den Temperaturunterschied zwischen jenen beiden
Widerstandselementen auf einem konstanten Wert zu halten;
dabei ermittelt die Vorrichtung die dem genannten
Strom entsprechende Ladungsmenge, um die Luftströmungsrate
festzustellen. Die Verwendung eines Mikroprozessors
zur Steuerung des Verbrennungsmotors entsprechend einem
durch ein wärmeerzeugendes Widerstandselement fließenden
Strom ist wohlbekannt und beispielsweise in JP 61-1 37 017-A
offenbart. In der Vorrichtung des Standes der Technik
ist der Mikrocomputer zur Steuerung des Verbrennungsmotors
vollständig unabhängig von der Treiberschaltung des
Luftströmungssensors. Der Mikrocomputer zur Steuerung
des Verbrennungsmotors steuert entsprechend den gemessenen
und in Form von Signalen gegebenen Größen, etwa der
Drehzahl N des Verbrennungsmotors, dem Luft/Kraftstoffverhältnis
von einem O₂-Sensor und der Luftmenge Q a von
einem Luftströmungssensor, die Zündzeitpunkteinstellung,
die Einspritzmenge usw. Bei einem gewöhnlichen thermischen
Ansaugluftströmungssensor sind ein wärmeerzeugendes
Widerstandselement und ein Widerstandselement zur
Lufttemperaturkompensation im Inneren des Ansaugrohrs
des Verbrennungsmotors vorgesehen, während eine Signalverarbeitungseinheit,
die in der Nähe dieser Widerstandselemente
eingebaut ist, die Signale in eine bestimmte
analoge oder digitale Form umwandelt und an den
Mikrocomputer liefert. Weiterhin ist für den Sensor eine
Stromregelungseinheit vorgesehen, die den durch das wärmeerzeugende
Widerstandselement fließenden Strom so regelt,
daß ein Unterschied der elektrischen Widerstände,
das heißt ein Temperaturunterschied zwischen dem wärmeerzeugenden
erzeugenden Widerstandselement und dem Widerstandselement
zur Lufttemperaturkompensation, einen vorgegebenen
Wert annimmt.
Die herkömmliche Luftströmungsermittlungsvorrichtung muß
daher Ermittlungssignale an den Mikrocomputer zur Steuerung
des Verbrennungsmotors übertragen, wobei sich dieser
Mikrocomputer ein bis zwei Meter entfernt befindet.
Dabei ist es möglich, daß im Verlauf der Übertragung der
Ermittlungssignale in der Signalleitung ein Rauschen
auftritt. Was die Hardware anlangt, muß die Ermittlungsvorrichtung
von einem großen und komplizierten Aufbau
sein, was die Produktionskosten erhöht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
kompaktes und weniger teueres thermisches Ansaugluftströmungsmeßgerät
und eine dieses Meßgerät verwendende
Verbrennungsmotorsteuervorrichtung zu schaffen, wobei
die Steuervorrichtung für Fehlfunktionen auch dann weniger
anfällig ist, wenn die zwischen dem Luftströmungssensor
und dem Mikrocomputer zur Steuerung des Verbrennungsmotors
verlaufende Leitungen durch ein Rauschen
beeinflußt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine Treiberschaltung eines thermischen Ansaugluftströmungsmeßgerätes
zusammen mit einem Mikrocomputer zur
Steuerung eines Verbrennungsmotors auf derselben Leiterplatte
oder demselben Halbleiterplättchen angeordnet
wird.
Bei der genannten Anordnung sind das wärmeerzeugende Widerstandselement
und das Widerstandselement zur Lufttemperaturkompensation
im Inneren des Ansaugrohres des Verbrennungsmotors
vorgesehen, während die zugehörigen
Treiberschaltungen auf derselben Platte wie der Mikrocomputer
zur Steuerung des Verbrennungsmotors vorgesehen
sind. Daher ist die Verdrahtungsstrecke zwischen der Ermittlungsvorrichtung
und dem Mikrocomputer kurz, wodurch
die Wahrscheinlichkeit, daß die Signale mit einem Rauschen
gemischt werden, gesenkt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A, 2D Flußdiagramme für die Justierung der erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung;
Fig. 2B, 2C Kennliniendiagramme;
Fig. 3 ein Flußdiagramm der Ansprechzeitjustierungsverarbeitung;
Fig. 4A, 4B Darstellungen von variablen Justierungswiderständen;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6A-6C Flußdiagramme für Justierungsverarbeitungen;
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8A, 8B Flußdiagramme für Justierungsverarbeitungen;
Fig. 9 eine Darstellung eines Softwaresystems des
Mikrocomputers;
Fig. 10 eine Darstellung einer Verarbeitung im Mikrocomputer;
Fig. 11 eine Darstellung zur Erläuterung des Prinzips
der Abnormalitätsfeststellung;
Fig. 12 ein Flußdiagramm für die Abnormalitätsfeststellung;
Fig. 13 ein Kennliniendiagramm zur Erläuterung der
Phasennacheilungskompensation;
Fig. 14-17 Darstellungen von Einbauweisen der Verbrennungsmotorsteuervorrichtung;
Fig. 18 eine Darstellung der Anordnung eines Sensors
bei einer angewandten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 eine Darstellung der im Speicherabschnitt
gespeicherten Beziehung zwischen der Treiberausgabe und der Sensorausgabe;
Fig. 20 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs
der Steuereinheit;
Fig. 21 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines weiteren
Beispiels des Betriebs der Steuereinheit;
Fig. 22 eine Darstellung der Anordnung zum Einschreiben
von Daten in den Speicherabschnitt;
Fig. 23 den Querschnitt eines eingebauten Luftströmungssensors
gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung;
Fig. 24 eine Darstellung einer Schaltungsanordnung
des Luftströmungssensors;
Fig. 25 ein Temperaturkennliniendiagramm, in dem die
Änderung der Sensorausgabe in Beziehung zur
Luftströmungsrate dargestellt ist, wenn sich
die Wandtemperatur des Trägerbauteils ändert;
Fig. 26 eine Darstellung der Festlegungen des im
Speicherabschnitt gespeicherten Korrekturfaktors K;
Fig. 27 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs
des Steuerabschnitts;
Fig. 28 eine Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform,
in der die Erfindung in einem
Luftströmungssensor angewandt wird;
Fig. 29 ein Temperaturkennliniendiagramm, in dem die
Änderung der Sensorausgabe in Beziehung zur
Luftströmungsrate dargestellt ist, wenn sich
die Lufttemperatur ändert;
Fig. 30 eine Darstellung der Festlegungen des im
Speicherabschnitt gespeicherten Korrekturfaktors
K 1;
Fig. 31 eine Darstellung der Festlegungen des im
Speicherabschnitt gespeicherten Korrekturfaktors
K 2; und
Fig. 32 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs
des Steuerabschnitts.
In Fig. 1 ist die Schaltungsanordnung für eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein wärmeerzeugendes
Widerstandselement 2 und ein Widerstandselement
4 zur Lufttemperaturkompensation, die beide in der
Ansaugluftströmung eines Verbrennungsmotors angeordnet
sind, werden von Platindrähten, die jeweils um einen
(nicht gezeigten) keramischen Wickelkern gewickelt sind,
gebildet. Ihre jeweiligen Widerstandswerte ändern sich
in Abhängigkeit von der Temperatur. Platin ist ein Material,
das im allgemeinen als Temperaturnormale verwendet
wird, eine lineare Widerstands/Temperaturkennlinie
besitzt und chemisch stabil ist. Die Platindrähte sind
an ihrer Oberfläche glasummantelt und daher in ihren
Temperatureigenschaften den Widerstandselementen 2 und 4
nahezu gleich. Wenn die Widerstandswerte der Widerstandselemente
2 und 4 mit R₂₀ bzw. mit R₄₀ und der Temperaturkoeffizient
mit α bezeichnet werden, sind die
Widerstandswerte R₂ und R₄ dieser Elemente bei den
Temperaturen T₂ und T₄ durch die folgenden Gleichungen
gegeben:
R₂ = R₂₀ (1 + α T₂) (1)
R₄ = R₄₀ (1 + α T₄) (2)
wobei gilt:
T₂: Temperatur des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 2,
T₄: Temperatur des Widerstandselementes 4 zur Lufttemperaturkompensation.
T₂: Temperatur des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 2,
T₄: Temperatur des Widerstandselementes 4 zur Lufttemperaturkompensation.
Das Widerstandselement 2 ist über den Kollektor und den
Emitter eines Transistors 6 mit einer Leistungsquelle 8
verbunden, wobei die Größe des durch das Widerstandselement
2 fließenden Stroms durch die Steuerung des Basisstroms
des Transistors 6 eingestellt wird. Die Widerstandselemente
2 und 4 sind über feste Widerstände 10
bzw. 12 geerdet.
Zum Festsetzen der Temperatur des Widerstandselementes 2
werden variable Widerstandselemente 14 und 16, die zum
Widerstandelement 2 parallel geschaltet sind, verwendet
und durch die Ausgabe eines Mikrocomputers 18, der später
beschrieben wird, eingestellt. Das Widerstandselement
4 zur Lufttemperaturkompensation ist mit einem variablen
Widerstand 20 in Reihe geschaltet. Durch Einstellung
des Wertes dieses variablen Widerstandes 20
wird die Empfindlichkeit des Widerstandselementes 4 zur
Lufttemperaturkompensation justiert.
Mit dem Verbindungspunkt des Widerstandselementes 2 und
des festen Widerstands 10 ist der mitläufige Eingangsanschluß
24 des Verstärkers 22 verbunden, während mit dem
Verbindungspunkt des festen Widerstands 12 und des Widerstandselementes
4 der gegenläufige Eingangsanschluß 26
des Verstärkers 22 verbunden ist. Andererseits ist mit
dem Verbindungspunkt zwischen einem variablen Widerstandselement
34, das mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers
22 verbunden ist, und dem variablen Widerstandselement
20 der mitläufige Eingangsanschluß 30 des
Verstärkers 28 verbunden, während der Verbindungspunkt
der variablen Widerstandselemente 14 und 16 mit dem gegenläufigen
Eingangsanschluß 36 des Verstärkers 28 verbunden
ist. Der mitläufige Eingangsanschluß 30 ist über
einen variablen Widerstand 38 und einen variablen Kondensator
40, die beide direkt mit dem Eingangsanschluß
30 verbunden sind, geerdet. Der variable Widerstand 38
und der variable Kondensator 40 bilden eine Phasennacheilungskompensationsschaltung
42, die die Einschwingcharakteristik
des Luftströmungsmeßgerätes verändert. Tatsächlich
verändert die Phasennacheilungskompensationsschaltung
42 die Einschwingcharakteristik (Sprungantwort)
des thermischen Luftströmungssensors so wie in
Fig. 13 gezeigt, wodurch die Zeit zum Erreichen des Endwertes
verkürzt wird. Daher wird verhindert, daß die
statische Charakteristik des Strömungssensors verändert
wird.
Über einen Widerstand 46 ist der Ausgangsanschluß 44 des
Verstärkers 28 mit der Basis des Transistors 6 verbunden,
um den Basisstrom des Transistors 6 so zu steuern,
daß der Wert des durch das wärmeerzeugende Widerstandselement
2 fließenden Stroms derart eingestellt wird, daß
der Temperaturunterschied zwischen dem wärmeerzeugenden
Widerstandselement 2 und dem Widerstandselement 4 zur
Lufttemperaturkompensation konstant gehalten wird. Der
Verbindungspunkt zwischen den in Reihe geschalteten variablen
Widerständen 48 und 50 ist mit dem gegenläufigen
Eingangsanschluß 26 des Verstärkers 22 verbunden. Diese
Widerstände 48 und 50 sind mit der Leistungsquelle 8
verbunden. Durch Einstellung ihrer Widerstandswerte kann
die Ansprechzeit des Sensors justiert werden Mit der
Leistungsquelle 8 sind in Reihe geschaltete variable Widerstände
52 und 54 verbunden, der Verbindungspunkt zwischen
diesen Widerständen 52 und 54 ist über einen variablen
Widerstand 56 mit dem gegenläufigen Eingangsanschluß
60 eines Verstärkers 58 verbunden. Der mitläufige
Eingangsanschluß 62 des Verstärkers 58 ist dem mitläufigen
Eingangsanschluß 24 des Verstärkers 22 verbunden.
Der gegenläufige Eingangsanschluß 60 ist über den variablen
Widerstand 64 mit dem Ausgangsanschluß 66 des Verstärkers
58 verbunden. Die variablen Widerstände 52, 54,
56 und 64 werden durch Ausgaben O₁ bis O n des Mikrocomputers
18 eingestellt, so daß, wie später beschrieben
wird, die Ausgangscharakteristik des Sensors relativ zur
Luftströmungsrate verändert wird.
Über eine Ausgangsleitung 66 wird ein der Luftströmungsrate
entsprechendes Analogsignal, das am Ausgangsanschluß
des Verstärkers 58 erzeugt wird, an einen A/D-
Wandler 68 übertragen, der das Analogsignal in Digitalsignale
umwandelt, die in den Mikrocomputer 18 eingegeben
werden.
Der Abschnitt 70, der in Fig. 1 durch die Strichpunktlinie
gekennzeichnet ist, ist entweder auf einer einzigen
Leiterplatte angeordnet oder seine Bestandteile sind als
ein Teil auf einem einzigen Halbleiterplättchen integriert.
Daher ist der Transistor 6 entweder in der Nähe
des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 2 und des
Lufttemperaturkompensations-Widerstandselementes 4, die
beide im Luftansaugrohr des Verbrennungsmotors befestigt
sind, oder in der Nähe des Teils 70 angeordnet. Da sich
der Mikrocomputer 18 normalerweise ein bis zwei Meter
vom wärmeerzeugenden Widerstandselement 2 und vom Widerstandselement
4 zur Lufttemperaturkompensation entfernt
befindet, sind in der ersten Anordnung der Transistor 6
und das Teil 70 über eine Leitung verbunden, während in
der zweiten Anordnung die Widerstandselemente 2 und 4
und der Transistor 6 über eine Leitung miteinander verbunden
sind. In jedem Fall ist die Stärke der Signale so
groß, daß die Signale kaum durch ein Rauschen beeinflußt
werden.
Der Mikrocomputer 18 bildet einen Teil des Luftströmungssensors
und gibt entsprechend einem Luftströmungsratensignal
Q a, der Drehzahl N des Verbrennungsmotors
und dem Luft/Kraftstoffverhältnis λ ein Kraftstoffeinspritzratensignal
T i und ein Zündzeitpunktsignal T a aus.
In der obigen Anordnung wird die Summe der Widerstandswerte
der variablen Widerstände 14 und 16 gleich einem
Wert gesetzt, der im Vergleich zum Widerstandwert des
wärmeerzeugenden Widerstandselementes 2 ausreichend groß
ist. Die Gleichgewichtsbedingung der Schaltung ist für
diesen Zeitpunkt durch die folgende Gleichung gegeben:
R₁₀ · R₄ = K · R₁₂ · R₂, (3)
wobei gilt:
Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in die Gleichung
(3) ergibt die folgende Beziehung:
wobei gilt:
R₁₀: Widerstandswert des Widerstands 10,
R₁₂: Widerstandswert des Widerstands 12,
R₁₄: Widerstandswert des Widerstands 14,
R₁₆: Widerstandswert des Widerstands 16.
R₁₀: Widerstandswert des Widerstands 10,
R₁₂: Widerstandswert des Widerstands 12,
R₁₄: Widerstandswert des Widerstands 14,
R₁₆: Widerstandswert des Widerstands 16.
Aus der Gleichgewichtsbedingung zwischen der durch das
wärmeerzeugende Widerstandselement 2 erzeugten Wärmemenge
und der durch die Luftströmung abgeführten Wärmemenge
ergeben sich die folgenden Gleichungen:
wobei gilt:
I: der durch das wärmeerzeugende Widerstandselement 2 fließende Strom,
K′: Konstante, die durch die folgenden Gleichung gegeben ist:
I: der durch das wärmeerzeugende Widerstandselement 2 fließende Strom,
K′: Konstante, die durch die folgenden Gleichung gegeben ist:
Das bedeutet, daß die erzeugte Wärmemenge eine quadratische
Funktion der Quadratwurzel der Strömungsgeschwindigkeit
ist, wenn der Temperaturunterschied T zwischen
dem wärmeerzeugenden Widerstandselement 2 und der Umgebungstemperatur
konstant ist. Weiterhin ist der durch
das wärmeerzeugende Widerstandselement 2 fließende Strom
I eine nur von der Strömungsgeschwindigkeit u abhängige
Funktion. Daher kann die Strömungsgeschwindigkeit u lediglich
durch Messung der Klemmenspannung des Widerstandes
10 gemessen werden.
Durch Berechnung des Verhältnisses der Klemmenspannungen
V₂ und V₄ der wärmeempfindlichen Widerstandselemente 2
bzw. 4 ergibt sich:
Wenn die Widerstandselemente 2 und 4 die gleiche Spezifikation
besitzen, folgt:
Wenn daher der Widerstandswert R₁₂ des festen Widerstands
12 im Vergleich zum Widerstandswert R₁₀ des festen
Widerstands 10 hinreichend groß ausgelegt ist, kann
die an den Widerstand 4 angelegte Spannung hinreichend
kleiner als die an das Widerstandselement 2 angelegte
Spannung gemacht werden, so daß eine genaue Wärmekompensation
ohne eigene Wärmeerzeugung möglich ist. Das Prinzip
der oben erwähnten Messung ist im einzelnen aus JP
55-43 447-A bekannt.
In Fig. 2A ist ein Flußdiagramm zur Justierung des Luftströmungssensors
von Fig. 1 gezeigt. Die Verarbeitungen
I bis IV werden in dieser Reihenfolge ausgeführt, um die
Widerstandswerte der variablen Widerstände 14, 16, 34,
38, 20, 48, 50, 52, 54, 56 und 64 in Fig. 1 zu bestimmen.
Im Schritt I wird die Verarbeitung zur Ansprechzeitjustierung
ausgeführt, um die Werte der Widerstände 48 und
50 entsprechend dem in Fig. 3 gezeigten Flußdiagramm
festzulegen. Im Schritt II wird die Verarbeitung zum
Setzen der Temperatur des wärmeerzeugenden Widerstandselementes
2 ausgeführt, wobei die Justierung durch
Variierung der Werte der Widerstände 14 und 16 bewerkstelligt
wird. Der Schritt III stellt die Ansauglufttemperaturjustierverarbeitung
dar, in der der Wert des
Widerstandes 20 variiert wird, um die Empfindlichkeit
des Widerstandselementes 4 zur Ansauglufttemperaturermittlung
zu ändern.
Im Schritt IV wird die Eingangs-/Ausgangscharakteristik-
Justierungsverarbeitung ausgeführt, um die analoge Ausgangscharakteristik
des Luftströmungssensors relativ zur
Strömungsrate zu justieren, so daß die Spannungen an
zwei Bezugspunkten niedriger Strömungsrate (ungefähr 10 kg/h)
und hoher Strömungsrate (ungefähr 200 kg/h) vorgegebene
Werte annehmen. In dieser Verarbeitung werden die
Widerstandswerte der Widerstände 52, 54, 56 und 64 variiert.
Die Daten der Widerstandswerte, die durch die
oben erwähnte Folge von Justierungen festgelegt werden,
werden in den Speicher des Mikrocomputers 18 eingeschrieben.
Wenn die Widerstandswerte der Widerstände 52,
54, 56 und 64 mit R₅₂, R₅₄, R₅₆ und R₆₄, die Versorgungsspannung
mit V e, die Ausgangsspannung des Verstärkers
58 mit V₅₈ und die mitläufige Eingangsanschlußspannung
des Verstärkers 58 mit Vin⁺ bezeichnet werden, gilt
die folgende Gleichung:
Durch Umformung von Gleichung (11) ergibt sich:
Der Spannungswert Vin⁺ stellt die Strömungsrate dar, so
daß durch Justierung der Widerstandswerte R₅₂, R₅₄, R₅₆
und R₆₄ die Eingangs/Ausgangscharakteristik des thermischen
Strömungssensors justiert wird.
In Fig. 4A ist eine detaillierte Anordnung einer Justierungsanordnung
zur Justierung der Widerstandswerte der
variablen Widerstände von Fig. 1 gezeigt. Die Justierungseinrichtung
umfaßt feste Widerstände 84 bis 94, die
zwischen den Ausgangsanschlüssen 80 und 82 in Reihe geschaltet
sind, Halbleiterumschalter 96 bis 106, die mit
den jeweiligen festen Widerständen in Reihe geschaltet
sind, Halbleiterschalter 108 bis 118, die zu den jeweiligen
Widerständen 84 bis 94 parallel geschaltet sind,
und Halbleiterschalter 120 und 122, die in der Schaltung
so angeordnet sind, daß sie die Verbindungspunkte zwischen
den Widerständen in Leiterform verbinden. Wenn die
Ausgangssignale O₁ bis O₁₄ des Mikrocomputers 18 an die
entsprechenden Halbleiterschalter gegeben werden, werden
die Schalter in den EIN- oder AUS-Zustand versetzt, wodurch
die Änderung der Widerstandswerte ermöglicht wird.
Wenn beispielsweise die Spannung des Ausgangssignals O₁
auf hohen Pegel gesetzt wird, wird der Schalter 108 eingeschaltet,
wodurch der Widerstand 84 kurzgeschlossen
wird. Auf diese Weise können unter Verwendung von Digitalsignalen
des Mikrocomputers 18 die Widerstandswerte
der variablen Widerstände justiert werden.
In Fig. 4B ist die Schaltungsanordnung des variablen
Kondensators 40 gezeigt. Da sich der Aufbau dieser
Schaltung von der in Fig. 4A gezeigten Schaltung nur dadurch
unterscheidet, daß die festen Widerstände durch
feste Kondensatoren ersetzt worden sind (wobei die entsprechenden
Bezugszeichen mit einem ' versehen worden
sind), wird die Beschreibung dieses Schaltungsaufbaus
weggelassen.
Nun wird eine weitere Ausführungsform des Schrittes IV
von Fig. 2A beschrieben. Wenn die Widerstände 52, 54,
56, 64 nicht justiert werden, weicht die Beziehung zwischen
der Ausgabe 63 des Verstärkers 58 von Fig. 1 und
der Luftströmungsrate wegen Veränderungen im Oberflächenbereich
des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 2
usw. von der Zielcharakteristik ab, wie in Fig. 2B gezeigt
ist. Um dieses Phänomen zu verhindern, werden im
voraus Konstanten K₁ und K₂ ermittelt, damit die Zielcharakteristik
mit festgelegten Luftströmungsraten Qa₁
und Qa₂ übereinstimmen. Dadurch wird die oben erwähnte
Beziehung zwischen der Verstärkerausgabe 63 und der
Luftströmungsrate der Zielcharakteristik angeglichen,
wenn die folgende Gleichung erfüllt wird:
V aus = K₁ · V₅₈ + K₂,
wobei V₅₈ das Ausgangssignal des Verstärkers 58 ist.
In Fig. 2C ist die Beziehung zwischen dem Ergebnis der
Berechnung gemäß der obigen Gleichung und der Luftströmungsrate
dargestellt. Verglichen mit den in Fig. 2B gezeigten
Kennlinien kann hier die Abweichung von der
Zielcharakteristik verringert werden. In Fig. 2D ist das
Flußdiagramm für die Ausführung der Berechnung der obigen
Gleichung gezeigt. Um die Werte K₁ und K₂ zu erhalten,
wird im voraus die Beziehung zwischen der Luftströmungsrate
und der Ausgabe V₅₈ gemessen; die Werte K₁ und
K₂ werden in ein ROM geschrieben. Im Schritt 101 werden
die im ROM gespeicherten Werte K₁ und K₂ in die CPU eingelesen.
Im Schritt 102 wird die Ausgabe V₅₈ des Verstärkers
58 in die CPU eingelesen. Im Schritt 103 wird
die Rechenoperation gemäß der oben erwähnten Gleichung
ausgeführt. Bei diesem Verfahren können die variablen
Widerstände von Fig. 4A weggelassen werden.
Fig. ₅ ist ein Blockschaltbild für eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Ein wärmeerzeugendes Widerstandselement
150 zum Messen der Luftströmungsrate und
ein dazu in Reihe geschalteter Widerstand 152 zur Stromermittlung
sind mit einem Leistungsversorgungsabschnitt
154 verbunden. Mit dem Leistungsversorgungsabschnitt 154
sind ein Widerstand 156 zum Messen der Lufttemperatur
und ein dazu in Reihe geschalteter Widerstand 158 zur
Stromermittlung verbunden. Ein Mikrocomputer 160 wählt
mittels eines Multiplexers 162 die Spannung V₂ des Widerstands
152 oder die Anschlußspannung V₃ des Widerstands
158; nach Umwandlung der Spannungen in Digitalsignale
mittels eines A/D-Wandlers 164 empfängt der Mikrocomputer
160 diese Signale. Dann berechnet der Mikrocomputer
160 die Temperatur Th des wärmeerzeugenden Widerstandselementes
150 und die Lufttemperatur Ta und
steuert die an das wärmeerzeugende Widerstandselement
150 gelieferte Spannung so, daß der Temperaturunterschied
Th -Ta konstant gehalten wird. Der Mikrocomputer
160 berechnet die an das wärmeerzeugende Widerstandselement
150 rückgekoppelte Spannung V₁ und gibt über einen
D/A-Wandler 166 ein Spannungssignal an den Leistungsversorgungsabschnitt
154 aus. Der Multiplexer 162, der A/D-Wandler
164, der Microcomputer 160 und der D/A-Wandler
166 sind auf der gleichen Leiterplatte oder dem gleichen
Halbleiterplättchen angeordnet. Der Mikrocomputer 160
legt weiterhin den Zündzeitpunkt und die Einspritzrate
entsprechend der Luftströmungsrate, der Drehzahl des
Verbrennungsmotors und dem von einem O₂-Sensor gelieferten
Luft/Kraftstoffverhältnissignal fest.
Die Beziehung zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement
150 und dem Widerstand 156 zur Lufttemperaturkompensation
ist durch die folgenden Gleichungen gegeben:
Rh = Rh₀ (1 + α · Th), (13)
Rk = Rk₀ (1 + α · Ta), (14)
wobei gilt:
Rh: Widerstandswert des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 150,
Rh₀: Wert von Rh bei Th = 0,
Rk: Widerstandswert des Lufttemperaturkompensations- Widerstands 156,
Rk₀: Wert von Rk bei Ta = 0,
α: Temperaturkoeffizient des Widerstands.
Rh: Widerstandswert des wärmeerzeugenden Widerstandselementes 150,
Rh₀: Wert von Rh bei Th = 0,
Rk: Widerstandswert des Lufttemperaturkompensations- Widerstands 156,
Rk₀: Wert von Rk bei Ta = 0,
α: Temperaturkoeffizient des Widerstands.
Ferner gelten die folgenden Beziehungen:
Rh = (V₁ - V₂)/(V₂/R₁), (15)
Rk = (V₄ - V₃)/(V₃/R₂), (16)
wobei gilt:
R₁: Wert des Widerstands 152,
R₂: Wert des Widerstnads 158.
R₁: Wert des Widerstands 152,
R₂: Wert des Widerstnads 158.
Aus den Gleichungen (13) und (14) ergibt sich daher:
Die Ausgangsspannung V₁ wird durch eine PID-Steuerung
wie folgt bestimmt (im Beispiel wird angenommen, daß die
Steuerung bei einer Temperaturdifferenz Th -Ta von
200°C ausgeführt wird):
V₁n +1 = V₁n + K₁ (Δ Tn -200) + K₂ (Δ Tn -Δ Tn -1) + K₃Σ (Δ Tn -200), -(19)
wobei K₁, K₂ und K₃ Konstanten sind, Δ T = Th -Ta ist
und n +1, n und n -1 die nächste, die momentane bzw.
die vorhergehende Messung bezeichnen.
Die Luftströmungsrate kann durch die King-Formel erhalten
werden. Die King-Formel zeigt die Beziehung zwischen
der Leistung und der abgestrahlten Wärmemenge eines wärmeerzeugenden
Widerstands und ist durch die folgende
Gleichung gegeben:
wobei gilt:
Qa: Luftströmungsrate,
I: durch den wärmeerzeugenden Widerstand fließender Strom,
C₁, C₂: Funktion der Lufttemperatur.
Qa: Luftströmungsrate,
I: durch den wärmeerzeugenden Widerstand fließender Strom,
C₁, C₂: Funktion der Lufttemperatur.
Die Temperaturdifferenz Th -Ta wird durch die Mikrocomputersteuerung
konstant gehalten, während die Werte C₁
und C₂ im voraus in den ROM geschrieben worden sind und
entsprechend der Lufttemperatur Ta verwendet werden. I²
ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
I²Rh = V₂(V₁ -V₂)/R₁. (21)
Daher ergibt sich unter Verwendung von Gleichung (21)
aus Gleichung (20) die Luftströmungsrate Qa.
In den Fig. 6A, 6B und 6C sind Flußdiagramme für die
Justierungsverarbeitung des Luftströmungssensors von
Fig. 5 gezeigt. Fig. 6A ist ein Flußdiagramm zur Bestimmung
der Widerstandswerte Rh₀ und Rk₀. Fig. 6B ist ein
Flußdiagramm zur Bestimmung der Konstanten C₁ und C₂.
Fig. 6C ist ein Flußdiagramm zur Bestimmung der Ansprechmöglichkeit
der Luftströmungsratenänderung.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild für eine weitere Ausführungsform
der Erfindung. Konstantstrom-Leistungsquellen
169′ und 169 führen einen Strom an ein wärmeerzeugendes
Widerstandselement 170 bzw. an ein Widerstandselement
172 zur Lufttemperaturkompensation. Durch einen Mikrocomputer
176 wird ein Schalter 174 in konstanten Intervallen
T eingeschaltet. Falls der Schalter 174 ausgeschaltet
wird, wenn die Klemmenspannung des wärmeerzeugenden
Widerstandselementes 170 einen Schwellenwert
übersteigt, ist die Stromleitungsrate D (D = Stromleitungszeit/
T) durch die folgende Gleichung gegeben:
Somit ist die Stromleitungsrate D eine Funktion der
Luftströmungsrate Qa, während K₁ und K₂ Funktionen der
Lufttemperatur sind; der Schwellenwert wird durch die
Lufttemperatur variiert und so festgelegt, daß er die
folgende Gleichung erfüllt:
(Klemmenspannung des wärmeerzeugenden
Widerstandselementes)
=K (Klemmenspannung des Temperaturkompensations-Widerstandselementes) (23)
=K (Klemmenspannung des Temperaturkompensations-Widerstandselementes) (23)
wobei K eine Konstante ist.
Die Anschlußspannungen des wärmeerzeugenden Widerstandselementes
170 und des Widerstandselementes 172 zur Lufttemperaturkompensation
werden mittels eines Multiplexers
178 wahlweise empfangen und über einen A/D-Wandler 180
in einen Mikrocomputer 176 eingegeben. Der Mikrocomputer
176 führt ferner die Steuerung der Kraftstoffeinspritzrate
und der Zündzeitpunkteinstellung des Verbrennungsmotors
aus. Der Multiplexer 178, der A/D-Wandler 180 und
der Mikrocomputer 176 sind wie in Fig. 1 auf derselben
Leiterplatte oder demselben Halbleiterplättchen angeordnet.
In den Fig. 8A und 8B sind Justierungsverarbeitungen für
den Luftströmungssensor von Fig. 7 gezeigt. Die in den
Fig. 8A und 8B gezeigten Verarbeitungen werden mittels
einer mit dem Mikrocomputer von Fig. 7 verbundenen ROM-
Einschreibeinrichtung ausgeführt. In der Verarbeitung
von Fig. 8A wird der Wert K von Gleichung (23) bestimmt,
so daß die Beziehung zwischen den Temperaturen Th und Ta
beim Schwellenwert konstant ist. Die Verarbeitung von
Fig. 8B wird ausgeführt, um die Konstanten K₁ und K₂
festzulegen.
In Fig. 9 ist ein Softwaresystem für eine Verbrennungsmotorsteuervorrichtung
für Fahrzeuge gezeigt. Das System
enthält einen Startunterbrechungsprozeß PST, Unterbrechungsprozesse
PIR₂ bis PIR n für die Verbrennungsmotorsteuerung,
eine Prozeßprioritätssteuerung TS und Steuerprozesse
T₁ bis T n. Weiterhin enthält das System eine
Luftströmungssensor-Unterbrechung für den On-Line-Prozeß
der Luftströmungsratenmessung IR a ein, eine Unterbrechung
der Off-Line-Justierung des Luftströmungssensors IR a aus,
einen On-Line-Unterbrechungsprozeß des Luftströmungssensors
PIR a ein, einen Off-Line-Unterbrechungsprozeß des
Luftströmungssensors PIR a aus, einen Justierungsprozeß
des Luftströmungssensors T aus/Luft und einen On-Line-
Prozeß der Strömungsratenmessung des Luftströmungssensors
T ein/Luft . Bei der in Fig. 9 gezeigten Anordnung
wird der Luftströmungssensor durch Ausführung einer Unterbrechung
der Off-Line-Justierung IR a aus, eines Off-Line-
Unterbrechungsprozesses PIR a aus und durch einen Justierungsprozeß
T aus/Luft ausgeführt. Für den Justierungsprozeß
T aus/Luft wird für den in Fig. 1 gezeigten
Luftströmungssensor das Flußdiagramm von Fig. 2 verwendet,
während für den in Fig. 5 gezeigten Sensor das
Flußdiagramm von Fig. 6 und für den in Fig. 7 gezeigten
Sensor das Flußdiagramm von Fig. 8 verwendet wird.
Wenn die Justierung beendet ist, werden im Normalbetrieb
des Verbrennungsmotors eine Luftströmungssensor-Unterbrechung
für den On-Line-Prozeß IR a ein, ein On-Line-Unterbrechungsprozeß
PIR a ein und ein On-Line-Prozeß für die
Strömungsratenmessung T ein/Luft verwendet. Im On-Line-
Prozeß T ein/Luft werden Prozesse wie etwa die Steuerung
der Lufströmungsratenmessung ausgeführt. Es wird festgestellt,
daß die Umschaltung zwischen der Off-Line-Justierungsunterbrechung
IR a aus, dem Off-Line-Unterbrechungsprozeß
PIR a aus, dem Justierungsprozeß T aus/Luft
und der Luftströmungssensor-Unterbrechung IR a ein, dem
On-Line-Unterbrechungsprozeß PIR a ein und dem On-Line-
Prozeß zur Strömungsratenmessung T ein/Luft beispielsweise
durch einen handbetätigten Schalter bewerkstelligt
wird.
In Fig. 10 ist die Beziehung des Betriebssystems OS zu
der Luftströmungssensor-Unterbrechung IR a ein und zum
Prozeß T ein/Luft für die On-Line-Verarbeitung gezeigt.
In Fig. 10 bezeichnet AD die Analog/Digital-Wandlung,
PRO bezeichnet den Prozeß der Luftströmungsratenmessung
und DO bezeichnet die Datenausgabe und das Schreiben der
Daten in das Ausgaberegister. Wenn in der in Fig. 10 gezeigten
Prozeßsteuerung aufgrund der Synchronisation in
bezug auf die Zeit oder die Drehzahl eine Luftströmungssensor-
Unterbrechung IR a ein auftritt, führt der Mikrocomputer
unter der Kontrolle des OS den Prozeß T ein/Luft
aus, der die Analog/Digital-Wandlung AD, den Prozeß zur
Luftströmungsratenmessung PRO und die Datenausgabe und
das Einschreiben der Daten in das Ausgaberegister DO umfaßt.
In Fig. 11 ist ein Verfahren zur Abnormalitätsfeststellung
des Luftströmungssensors gezeigt. In dem in Fig. 5
gezeigten Luftströmungssensor ändert sich die Klemmenspannung
des Stromermittlungswiderstandes 152 mit der
Strömungsrate und der Temperatur; es werden jedoch im
voraus Grenzen für den Änderungsbereich festgelegt. Die
Klemmenspannung wird zunächst über den A/D-Wandler 164
in den Mikrocomputer 166 eingegeben, anschließend wird
entschieden, ob die Anschlußspannung einen vorgegebenen
Spannungswert übersteigt. Wenn der vorgegebene Spannungswert
überstiegen wird, wird entschieden, daß eine
Abnormalität vorliegt, ferner wird automatisch die Klemmenspannung
so gesetzt, daß für das Fahrzeug wenigstens
ein minimaler Fahrbetrieb aufrechterhalten wird; dies
wird dem Fahrer angezeigt. Dieser Prozeß ist in dem
Flußdiagramm von Fig. 12 gezeigt.
Wenn für den in Fig. 7 gezeigten Luftströmungssensor die
Abnormalitätsfeststellung ausgeführt wird, wird bei eingeschaltetem
Schalter 174 die Anschlußspannung des wärmeerzeugenden
Widerstands 170 geprüft, anschließend
wird, ebenfalls bei eingeschaltetem Schalter 174, die
oben erwähnte Entscheidung getroffen. Die Abnormalitätsfeststellung
für den Widerstand 172 zur Lufttemperaturkompensation
kann unabhängig davon, ob der Schalter 174
ein- oder ausgeschaltet ist, ausgeführt werden.
In den Fig. 14 und 15 sind Beispiele von Anordnungen gezeigt,
in denen der Mikrocomputer MC und die Treiberschaltung
(Rückkopplungsschaltung) DC des thermischen
Luftströmungssensors auf derselben Leiterplatte angebracht
sind.
In den Fig. 14 und 15 bezeichnet TB ein Ansaugluftrohr,
an dem ein Hitzdrahtwiderstand und Temperaturermittlungswiderstände
2 und 4 des thermischen Luftströmungssensors
angeordnet sind.
Der Mikrocomputer 18, die Luftströmungssensor-Treiberschaltung
usw. sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte
IB angebracht und sämtlich in einem metallischen Gehäuse
CA enthalten.
In Fig. 14 sind das Gehäuse CA und das Ansaugluftrohr TB
als getrennte Bauteile ausgebildet, während in Fig. 15
das Gehäuse CA und das Ansaugluftrohr TB zu einem einzigen
Bauteil kombiniert sind.
In den Fig. 16 und 17 sind Beispiele von Anordnungen gezeigt,
in denen der Mikrocomputer und die Treiberschaltung
des thermischen Luftströmungssensors auf dem gleichen
Halbleiterplättchen angebracht sind.
In den Fig. 16 und 17 ist auf einem gemeinsamen Halbleiterplättchen
eine LSI-Schaltung, die den Mikrocomputer
und die Treiberschaltung des Luftströmungssensors umfaßt,
ausgebildet. Dieses Plättchen ist auf der Leiterplatte
IB angebracht. Alle diese Teile sind in einem Metallgehäuse
CA enthalten. Das oben erwähnte Halbleiterplättchen
ist als Analog/Digital-Hybrid-LSI-Schaltung
ausgebildet.
Auch in diesem Fall ist wie in den Fig. 14 und 15 das
Gehäuse CA entweder getrennt vom Ansaugluftrohr TB ausgebildet
oder mit diesem zu einem einzigen Bauteil kombiniert.
Daher ist es möglich, zwischen zwei Anordnungstypen
auszuwählen, um eine Anpassung an die gegebene Situation
vorzunehmen.
Jetzt wird eine Ausführungsform beschrieben, in der die
Idee der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Wie
beispielsweise aus JP 62-23 732-B, wo ein thermischer
Strömungssensor offenbart wird, bekannt ist, sind Sensoren
des Standes der Technik, die eine physikalische
Größe ermitteln und als elektrisches Signal ausgeben, so
angeordnet, daß die Treiberausgabe, die aus einer physikalischen
Größe, die durch ein Ermittlungselement wie
etwa einen Hitzedraht ermittelt worden ist, in ein elektrisches
Signal umgewandelt wurde, direkt als Sensorausgabe
verwendet wird.
Wie aus JP 63-219 859-B bekannt, wird ein Luftströmungssensor
so ausgebildet, daß er eine Funktion umfaßt, die
ein spezifiziertes Identifikationssignal entsprechend
dem Verfahren des Ermittlungselementes erzeugt, während
in der Motorsteuervorrichtung eine festgelegte Umwandlungskennlinie
ausgewählt wird, um so die Umwandlung an
das Verfahren des Ermittlungselementes anzupassen.
Die Sensoren des Standes der Technik, die direkt die
Ausgabe der Treiberschaltung als Ausgabe des Sensors
verwenden, haben jedoch aufgrund der ungleichmäßigen
Qualität der Bestandteile einschließlich der Hitzedrahtabmessungen,
der physikalischen Eigenschaften des den
Hitzdraht bildenden Materials usw. unterschiedliche Ausgaben.
Wenn daher ein System wie etwa eine Motorsteuervorrichtung
mit einem solchen Sensor aufgebaut wird,
entsteht das Problem, daß die Systemgenauigkeit niedrig
ist. Wegen der ungleichmäßigen Ausgabe ist es unmöglich,
einen weiteren Sensor, etwa einen solchen mit einem anderen
Ermittlungselement, in dem Steuersystem zu verwenden,
da die herkömmlichen Sensoren nicht miteinander
kompatibel sind.
Der aus JP 63-219 859-B bekannte Sensor kann zwar Ermittlungselemente
mit verschiedenen Verfahren aufnehmen, er
kann jedoch nicht an ungleichmäßige Sensorausgaben angepaßt
werden. Daher besteht bei ihm im Grunde das gleiche
Problem wie bei den anderen erwähnten Sensoren des Standes
der Technik.
Die vorliegende Ausführungsform hat daher zur Aufgabe,
Unregelmäßigkeiten der Ausgabe von Sensoren aufgrund der
unterschiedlichen Qualität ihrer Bestandteile zu verringern
und einen Sensor mit ausgezeichneter Ermittlungsgenauigkeit
zu schaffen.
Weiterhin hat die vorliegende Ausführungsform zur Aufgabe,
einen Sensor und eine Motorsteuervorrichtung zu
schaffen, die mit dem Steuersystem kompatibel sind und
eine bessere Markttauglichkeit besitzen.
Nun wird der Aufbau des Sensors im einzelnen beschrieben.
In Fig. 18 umfaßt ein Sensor 210 ein Ermittlungselement
211 zum Ermitteln einer physikalischen Größe Q
als eines Ermittlungsobjekts, einen Treiber 212 zum Umwandeln
der vom Ermittlungselement 211 ermittelten physikalischen
Größe Q in ein elektrisches Signal V, einen
Speicherabschnitt 214 zum Speichern der Beziehung zwischen
dem vom Treiber 212 ausgegebenen elektrischen Signal
V und einer Sensorausgabe Fo, die ein vom Sensor
210 ausgegebenes elektrisches Signal darstellt, einen
Ausgabeabschnitt 215, der ein vom Sensor 210 ausgesandtes
elektrisches Signal F erzeugt, und einen Steuerabschnitt
213, der aus der Ausgabe V des Treibers 212 und
der im Speicherabschnitt 214 gespeicherten, oben erwähnten
Beziehung einen Zielwert Fx gewinnt und den Ausgabebereich
215 gemäß diesem Zielwert Fx treibt.
In Fig. 19 ist die im Speicherabschnitt 214 gespeicherte
Beziehung zwischen der Treiberausgabe V und dem Zielwert
Fo der Sensorausgabe gezeigt. Dieser Graph wird dadurch
gewonnen, daß die Beziehung zwischen der Treiberausgabe
V und dem Zielwert Fo der Sensorausgabe bei der Herstellung
des Sensors, die später beschrieben werden wird,
bestimmt und aufgezeichnet wird.
Die Funktion des Steuerabschnitts 213 wird mit Bezug auf
das in Fig. 20 gezeigte Flußdiagramm beschrieben. Zunächst
wird die Ausgabe V des Treibers 212 eingelesen
(Schritt S 1). Aus der erwähnten, im Speicherabschnitt
214 gespeicherten Beziehung wird eine Sensorausgabe Fo,
die der Ausgabe V des Treibers 212 entspricht, erhalten
und als Zielwert Fx verwendet (Schritt S 2). Dieser Zielwert
Fx wird an den Ausgabeabschnitt 215 ausgegeben, der
dadurch angetrieben wird (Schritt S 3). Dann wird die
Ausgabe F des Ausgabeabschnitts 215 als Rückkopplungswert
eingelesen (Schritt S 4). Es wird entschieden, ob
die Abweichung zwischen dem Zielwert Fx und dem Rückkopplungswert
F Null ist oder nicht (Schritt S 5). Der
Zielwert Fx wird so lange ausgegeben, bis die Abweichung
Null wird (Schritte S 3 bis S 5). Wenn die Abweichung Null
geworden ist, wird die Ausgabe V des Treibers 212 wieder
eingelesen (Schritt S 1). Dann wird die oben beschriebene
Prozedur wiederholt. Bei Ausführung der obigen Prozedur
wird der Ausgabeabschnitt 215 durch den Steuerabschnitt
gesteuert, so daß das elektrische Signal F, das als Sensorausgabe
ausgesandt wird, mit dem Zielwert Fx übereinstimmt.
In Fig. 22 ist eine Schaltungsanordnung des Sensors gezeigt,
bei der Daten in den Speicherabschnitt 214 geschrieben
werden. Es wird angenommen, daß das Ermittlungselement
211 ein Hitzdraht und der Sensor 210 ein
Luftströmungssensor ist. Bei der Herstellung von Sensoren
dieser Bauart neigen die Hitzdrähte 211 dazu, unterschiedliche
Abmessungen, unterschiedliche physikalische
Materialeigenschaften usw. anzunehmen, so daß die Treiber
212 wegen ihrer elektronischen Bauteile oft eine unregelmäßige
Qualität besitzen. Als Gegenmaßnahme wird im
Herstellungsprozeß des Sensors 210 die Beziehung zwischen
der Ausgabe Q eines Luftströmungsratenbezugsmeßgeräts
und der Ausgabe V des Treibers in einer erforderlichen
Anzahl gemessen (z. B. 64 Punkte), dann wird ein
Zielwert Fo der Sensorausgabe, der in einer festen Beziehung
zur Ausgabe Q des Luftströmungsratenbezugsmeßgeräts
steht, bestimmt. In der Folge wird die in Fig. 19
gezeigte V/Fo-Kennlinie erarbeitet und mittels eines
Speicherabschnitt-Einschreibbauelements 216 in den Speicherabschnitt
214 eingeschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform, die wie oben beschrieben
aufgebaut ist, ist es auch dann möglich, die
Eigenschaften der physikalischen Größe Q und der Sensorausgabe
F in eine im wesentlichen feste Beziehung zu
setzen, wenn die Ausgabe V des Treibers 212 bei verschiedenen
Sensoren ungleichmäßig ist, da die Sensorausgabe
Fo, die in einer festen Beziehung zur physikalischen
Größe Q steht, aufgrund der im Speicherabschnitt
214 gespeicherten Beziehung und vermittelt durch die
Treiberausgabe V als Zielwert Fx der Sensorausgabe verwendet
wird, wodurch die Ermittlungsgenauigkeit in hohem
Maß verbessert wird.
Die Kennlinie zwischen der physikalischen Größe Q und
der Sensorausgabe F ist nahezu stabil. Wenn daher ein
Sensor gemäß dieser Ausführungsform verwendet wird, kann
ein jeglicher Sensor gemäß dieser Ausführungsform als
der gleiche Sensor behandelt werden, so daß Sensoren gemäß
dieser Ausführungsform eine hohe Kompatibilität und
eine hohe Markttauglichkeit besitzen.
In der obigen Ausführungsform wird die Ausgabe F des
Ausgabebereichs 215 in einem geschlossenen Regelkreis
durch Rückkopplung der Ausgabe an den Steuerabschnitt
213 gesteuert. Das Steuerverfahren des Ausgabeabschnitts
215 durch den Steuerabschnitt 213 ist jedoch nicht auf
diese Steuerung in einem geschlossenen Regelkreis beschränkt.
Wie in Fig. 21 gezeigt, kann der Ausgabeabschnitt
215 durch einen offenen Regelkreis gesteuert
werden, indem die Schritte S 4 und S 5 von Fig. 20 weggelassen
werden. Der Steuerabschnitt 213, der Speicherabschnitt
214 und der Ausgabeabschnitt 215 sind im allgemeinen
auf einem einzigen Siliziumchip integriert. Diese
Anordnung setzt der Verbesserung der Genauigkeit des
Ausgabebereichs 215 eine Grenze. Wie in Fig. 20 gezeigt,
ist es im Hinblick auf die Gewährleistung der Steuergenauigkeit
wünschenswert, eine Rückkopplungssteuerung des
Ausgabeabschnitts 215 auszuführen. Wenn die Genauigkeit
des Ausgabeabschnitts 215 jedoch hoch ist, kann der Ausgabeabschnitt
215 durch eine Steuerung mit offenem Regelkreis
gesteuert werden. In diesem Fall kann der Betrieb
des Steuerabschnitts 213 vereinfacht werden.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 23 bis 27 eine Ausführungsform
beschrieben, in der dieses Konzept auf einen
Luftströmungssensor angewandt wird.
In Fig. 23 sind in einem Gehäuse 220, das einen zu einem
Fahrzeugmotor führenden Luftweg bildet, ein Hauptweg
220 A und Nebenweg220 B vorgesehen. Eine in den gesamten
Luftweg eingeführte Luftmenge Q wird oberhalb einer Teilungswand
221 aufgeteilt, so daß eine Menge q₁ durch den
Hauptweg 220 A und eine Menge q₂ durch den Nebenweg 220 B
strömt und sich die beiden Ströme am Auslaß des Nebenweges
220 B wieder vereinigen.
Der Luftströmungssensor 230 umfaßt ein Ermittlungselement
231 von Hitzdrahtbauart, das im Nebenweg 220 B vorgesehen
ist und der Ermittlung der Luftströmungsrate Q
dient (und das im folgenden erforderlichenfalls als
Hitzdraht bezeichnet wird), einen Lufttemperaturdetektor
232, der im selben Nebenweg 220 B vorgesehen ist und der
Ermittlung der Lufttemperatur dient (und im folgenden
als Kaltdraht bezeichnet wird), und einen Trägerbauteil-
Temperaturdetektor 234 zur Ermittlung der Temperatur
des Trägerbauteils 233 (der im folgenden als Wandtemperatursensor
bezeichnet wird), wobei der Trägerbauteil-
Temperaturdetektor 234 in dem Teil des Ermittlungselement-
Trägerbauteils 233 vorgesehen ist, der sich in
der Nähe des Nebenweges 220 B befindet. Das Ermittlungselement
231, der Kaltdraht 232 und der Wandtemperatursensor
234 sind mit einer Leiterplatte 235 verbunden,
auf der die in Fig. 18 gezeigten Teile angeordnet und
mittels einer elektronischen Schaltung miteinander verbunden
sind; über diese Leiterplatte 235 sind das Ermittlungselement
231, der Kaltdraht 232 und der Wandtemperatursensor
234 ferner mit einem Anschluß 236 verbunden,
der der Verbindung mit einer externen Schaltung
dient.
Als konkretes Beispiel ist in Fig. 24 eine Schaltungsanordnung
gezeigt, die die Leiterplatte 235 des Luftströmungssensors
230 enthält. Der Luftströmungssensor 230
umfaßt einen Treiber 237, einen Speicherabschnitt 238
und einen Steuerabschnitt 240, die jeweils den entsprechenden
Abschnitten von Fig. 18 entsprechen. Der Ausgabebereich
239 wird von einem Frequenzgenerator gebildet.
Der Treiber 237 umfaßt Widerstände 241 und 242, die mit
dem Hitzedraht 231 und dem Kaltdraht 232 eine Brückenschaltung
bilden, einen Differenzverstärker 243 und einen
Transistor 244, der die an die Brückenschaltung angelegte
Spannung steuert. Die an die Brückenschaltung
angelegte Spannung wird so gesteuert, daß die Mittelabgriffsspannungen
der Brückenschaltung abgeglichen werden,
so daß der durch den Hitzdraht 231 fließende Strom zu
einer Funktion der Luftströmungsrate wird. Dieser Hitzdrahtstrom
wird am Widerstand 241 ermittelt, so daß die
am Widerstand abfallende Spannung als Ausgabe V des
Treibers 237 verwendet wird.
Der Speicherabschnitt 238 umfaßt erste und zweite Speicher
238 A und 238 B. Im ersten Speicher 238 A ist wie im
Speicherabschnitt 214 von Fig. 18 die in Fig. 19 gezeigte
Beziehung zwischen der Ausgabe V des Treibers 237 und
der Ausgabe Fo des Sensors gespeichert. Im zweiten Speicher
238 B ist ein Korrekturkoeffizient K gespeichert,
mit dem die Wirkung der vom Wandtemperatursensor 235 ermittelten
Wandtemperatur Tw korrigiert wird.
Nun wird der Korrekturkoeffizient K beschrieben. In Fig. 25
ist die Änderung der ermittelten Strömungsrate relativ
zur Luftströmungsrate Q, die durch einen nicht mit
einem Wandtemperatursensor ausgerüsteten Luftströmungssensor
ermittelt wird, gezeigt. Wenn die Wandtemperatur
des Trägerbauteils 233 gleich der Lufttemperatur ist,
ist die Ausgabe des Sensors relativ zur Änderung der
Lufströmungsrate Q konstant, wie dies durch die gerade
Linie M₀ angezeigt ist. Wenn das Trägerbauteil 233 durch
die Wärme des Motors jedoch um beispielsweise 60°C gegenüber
der Lufttemperatur von 20°C erwärmt wird, ändert
sich die Sensorausgabe, wenn die Luftströmungsrate Q abnimmt,
wie dies durch die Kurve M₁ gezeigt ist. Dies hat
einen Fehler von maximal 10% zur Folge und hat den folgenden
Grund: Wenn zwischen dem Trägerbauteil 233 und
dem Hitzedraht 231 eine Temperaturdifferenz entsteht,
wird die Temperatur des Trägerbauteils 233 an den Hitzdraht
231 übertragen, so daß die Temperatur des Hitzdrahtes
231 geändert wird. Der Korrekturkoeffizient K ist
dazu vorgesehen, die Wirkung der Wandtemperatur auszugleichen.
Beispielsweise wird der Korrekturkoeffizient K
so gesetzt, wie in Fig. 26 gezeigt ist. Hier stellt die
Ordinatenachse den Korrekturkoeffizienten dar, während
eine Abszissenachse den Ausgabewert Tw des Wandtemperatursensors
234 und die andere Abszissenachse die Treiberausgabe
V, die proportional zu Qa ist und als Luftströmungsrate
Qa verwendet wird, darstellt. K bildet eine
gekrümmte Fläche mit Tw und V als Parameter.
Der Betrieb des Steuerabschnitts 240 wird mit Bezug auf
das Flußdiagramm von Fig. 27 beschrieben. Die Ausgabe V
des Treibers 237 und die Ausgabe Tw des Wandtemperatursensors
234 werden eingelesen (Schritt S 10). Dann wird
aus der Beziehung zwischen den oben erwähnten Größen V
und Fo, die im ersten Speicher 238 A des Speicherabschnitts
238 gespeichert ist, die der Ausgabe V des
Treibers 237 entsprechende Sensorausgabe Fo erhalten
(Schritt S 11). Gleichzeitig wird aus der in Fig. 26 gezeigten
und im zweiten Speicher 238 B gespeicherten Beziehung
der Korrekturkoeffizient K, der der Ausgabe Tw
des Wandtemperatursensors 234 und der Treiberausgabe V
entspricht, erhalten (Schritt S 12). Dann wird Fx = K · Fo
berechnet und somit der Zielwert Fx der Sensorausgabe,
der an den Frequenzgenerator 239 ausgegeben werden soll,
erhalten (Schritt S 13). Dann wird der Zielwert Fx an den
Frequenzgenerator 239 ausgegeben, um diesen zu treiben
(Schritt S 14), während die Ausgabe F des Frequenzgenerators
239 als Rückkopplungswert eingelesen wird (Schritt
S 15) und entschieden wird, ob die Abweichung des Rückkopplungswertes
F vom Zielwert Fx Null ist (Schritt
S 16). Der Zielwert Fx wird fortgesetzt ausgegeben, bis
die Abweichung Null wird (Schritte S 14 bis S 16). Durch
Ausführung der obigen Prozedur wird der Frequenzgenerator
239 durch den Steuerabschnitt 240 so gesteuert, daß
das als Sensorausgabe dienende elektrische Signal F mit
dem Zielwert Fx übereinstimmt.
Daher wird in der vorliegenden Ausführungsform aus der
im ersten Speicher 238 A gespeicherten Beziehung die Sensorausgabe
Fo, die in einer festen Beziehung zur Luftströmungsrate
Q steht, über die Treiberausgabe V erhalten,
wobei die Wirkung der Wandtemperatur des Trägerbauteils
233 durch Verwendung der Ausgabe Tw des Wandtemperatursensors
234 ausgeglichen wird. Folglich ist es möglich,
die Kennlinien der Luftströmungsrate Q und der
Sensorausgabe F mit höherer Genauigkeit in eine feste
Beziehung zu setzen, wodurch die Ermittlungsgenauigkeit
stark verbessert und die Kompatibilität des Sensors erhöht
wird.
Wenn statt des Frequenzgenerators ein Spannungsgenerator
für den Ausgangsabschnitt 239 verwendet wird, kann die
gleiche Wirkung erzielt werden. Wie in der Ausführungsform
von Fig. 18 kann der Ausgabeabschnitt 239 durch den
Steuerabschnitt 240 mittels einer Steuerung mit offenem
Regelkreis ohne Rückkopplungssteuerung gesteuert werden.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 28 bis 32 eine weitere
Ausführungsform beschrieben. Diese Ausführungsform wird
dadurch erhalten, daß bei der oben erwähnten und in Fig. 24
gezeigten Ausführungsform eine Funktion hinzugenommen
wird, die mit hoher Genauigkeit eine Lufttemperaturkompensation
ausführt.
Wie in Fig. 28 gezeigt, ist ein Luftströmungssensor 250
gemäß dieser Ausführungsform so aufgebaut, daß in der
Brückenschaltung des Treibers 251 kein Kaltdraht 232
enthalten ist; statt dessen wird die Brückenschaltung
von einem Hitzdraht 231, den Widerständen 241 und 242
und einem Widerstand 252 gebildet. Der Kaltdraht 232
wird hiervon unabhängig mit dem Steuerabschnitt verbunden.
Ein Speicherabschnitt 254 umfaßt erste, zweite und
dritte Speicher 254 A, 254 B bzw. 254 C. Im ersten Speicher
254 A ist wie im Speicherabschnitt 214 von Fig. 18 die
Beziehung der Ausgabe V des Treibers 137 und der Sensorausgabe
Fo gespeichert. Im zweiten Speicher 254 B ist ein
Korrekturkoeffizient K 1 zur Korrektur der Temperaturkennlinie
des Hitzdrahts 231 mittels der Lufttemperatur
gespeichert. Im dritten Speicher 254 C ist ein Korrekturkoeffizient
K 2 zur Korrektur der Wirkung der durch den
Wandtemperatursensor 234 ermittelten Wandtemperatur Tw
gespeichert.
Nun werden die Korrekturkoeffizienten K 1 und K 2 beschrieben.
In Fig. 29 ist die Änderung der ermittelten
Strömungsrate dQ relativ zur Luftströmungsrate Q für einen
Fall gezeigt, in dem die Temperaturkennlinie des
Hitzdrahts 231 durch die Lufttemperatur korrigiert wird,
wobei in der Brückenschaltung des Treibers wie in der in
Fig. 24 gezeigten Ausführungsform der Kaltdraht 232 enthalten
ist. Die Sensorausgabe ist in bezug auf die Änderung
der Luftströmungsrate Q konstant, wenn die Lufttemperatur
20°C beträgt, wie dies durch die gerade Linie N₀
angezeigt ist. Wenn jedoch die Lufttemperatur 80°C beträgt,
ändert sich die Sensorausgabe mit der Änderung
der Luftströmungsrate Q, wie dies durch die Kurve N₁ angezeigt
ist. Der Korrekturkoeffizient K 1 wird dazu benutzt,
die Änderung der Temperaturkennlinie des Hitzdrahts
zu korrigieren. In Fig. 30 ist beispielsweise der
Fall gezeigt, in dem der Korrekturkoeffizient K 1 in der
erläuterten Weise festgesetzt worden ist. In Fig. 30
stellt die Ordinatenachse den Korrekturkoeffizienten K 1
dar, während eine Abszissenachse den Ausgabewert Ta des
Kaltdrahts 232 und die andere Abszissenachse die Treiberausgabe,
die proportional zur Luftströmungsrate Qa
ist und als solche verwendet wird, darstellt. K 1 bildet
eine gekrümmte Fläche mit Ta und V als Parameter.
Der Korrekturkoeffizient K 2 hat im wesentlichen die
gleiche Bedeutung wie der Korrekturkoeffizient K, der
weiter oben mit Bezug auf die in Fig. 24 gezeigte Ausführungsform
beschrieben worden ist. Er wird dazu verwendet,
den Fehler der Sensorausgabe zu korrigieren,
der dann auftritt, wenn die Wärme des Trägerbauteils 233
(siehe Fig. 23) an den Hitzdraht 231 übertragen wird und
die Temperatur dieses Hitzdrahtes ändert. In dieser Ausführungsform
wird jedoch um einer genauen Korrektur willen
die Wandtemperatur Tw nicht direkt verwendet, sondern
eine Temperaturdifferenz zwischen der Wandtemperatur
Tw und der Lufttemperatur Ta. Beispielsweise ist in
Fig. 31 ein Fall gezeigt, in dem der Korrekturkoeffizient
K 2 in der oben erwähnten Weise gesetzt worden ist.
In Fig. 32 ist die Form der gekrümmten Fläche des Korrekturkoeffizienten
K 2 gleich derjenigen des Korrekturkoeffizienten
K in Fig. 26. Da jedoch die Temperaturdifferenz
zwischen der Wandtemperatur und Lufttemperatur
als Temperaturparameter verwendet wird, stellt folglich
eine Abszissenachse die Differenz Tw -Ta dar.
Nun wird mit Bezug auf das in Fig. 32 gezeigte Flußdiagramm
der Betrieb des Steuerabschnitts 253 beschrieben.
Zunächst werden die Ausgabe V des Treibers 251, die Ausgabe
Ta des Kaltdrahtes und die Ausgabe Tw des Wandtemperatursensors
234 eingelesen (Schritt S 20). Dann werden
aus der Beziehung zwischen den früher erwähnten Größen V
und Fo, die im ersten Speicher 254 A des Speicherabschnitts
254 gespeichert ist, die Sensorausgabe Fo, die
der Ausgabe V des Treibers 251 entpsricht, erhalten
(Schritt S 21). Gleichzeitig wird aus der Ausgabe Tw des
Wandtemperatursensors 234 und der Ausgabe Ta des Kaltdrahts
232 eine Temperaturdifferenz zwischen der Wandtemperatur
und der Lufttemperatur, Tw -Ta, ermittelt
(Schritt S 22). Aus der Beziehung von Fig. 30, die im
zweiten Speicher 254 B gespeichert ist, wird ein Korrekturkoeffizient
K 1, der der Lufttemperatur Ta und der
Treiberausgabe V entspricht, erhalten (Schritt S 23). Aus
der Beziehung von Fig. 31, die im dritten Speicher 254 C
gespeichert ist, wird ein Korrekturkoeffizient K 2, der
der Temperaturdifferenz Tw -Ta und der Treiberausgabe V
entspricht, erhalten (Schritt S 24).
Dann wird Fx = K 1 · K 2 · Fo berechnet, so daß der Zielwert
Fx der Sensorausgabe, der an den Frequenzgenerator 239
geliefert werden soll, erhalten wird (Schritt S 25). Danach
wird der Frequenzgenerator 239 in einem geschlossenen
Regelkreis rückkopplungsgesteuert, so daß die Ausgabe
F des Frequenzgenerators 239 mit dem Zielwert Fx
übereinstimmt (Schritte S 26 bis S 28).
Mit dieser Ausführungsform, die wie oben beschrieben angeordnet
ist, ist es möglich, die Abhängigkeit der Änderung
der Temperaturkennlinie des Hitzdrahts von der
Strömungsrate zu verringern, wodurch die Ermittlungsgenauigkeit
und die Kompatibilität des Sensors weiter verbessert
wird.
Wie oben beschrieben worden ist, ist es im Einklang mit
der Grundidee dieser Erfindung möglich, ein kompaktes,
weniger teueres Luftströmungsmeßgerät zu schaffen, das
gegenüber Fehlfunktionen auch dann weniger anfällig ist,
wenn ein Rauschen die Leitung zwischen dem Strömungssensor
und dem den Verbrennungsmotor steuernden Mikrocomputer
beeinflußt.
In den angeführten Beispielen dieser Erfindung können
Sensoren mit hoher Ermittlungsgenauigkeit erhalten werden,
während es bei Verwendung von Sensoren in einem
System möglich ist, verschiedene Sensoren und Sensoren
mit unterschiedlichen Ermittlungsverfahren zu verwenden,
indem sie als die gleichen Eigenschaften besitzend angesehen
werden. Das Ergebnis ist, daß die Systemgenauigkeit
erhöht und die Markttauglichkeit des Systems verbessert
werden kann.
Claims (9)
1. Verbrennungsmotorsteuervorrichtung, die ein thermisches
Ansaugluftströmungsmeßgerät verwendet,
gekennzeichnet durch
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturmessungs-Widerstandselement (4) zum Messen einer Luftströmungsrate der in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges strömenden Luft, wobei beide Widerstandselemente (2, 4) im Ansaugrohr vorgesehen sind und die Widerstandswerte der Widerstandselemente (2, 4) eine Temperaturabhängigkeit aufweisen;
eine Rückkopplungssteuereinheit (10 bis 66; 213; 240; 253) zur Regelung eines durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms, so daß die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandselementen (2, 4) konstant wird; und
einen Mikrocomputer (18) zur Steuerung der Zündzeitpunkteinstellung und der Kraftstoffeinspritzrate des Verbrennungsmotors, wobei die Rückkopplungssteuereinheit (10 bis 66; 213; 240; 253) und der Mikrocomputer (18) auf derselben Leiterplatte (70; 235) oder demselben Halbleiterplättchen (70; 235) angeordnet sind.
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturmessungs-Widerstandselement (4) zum Messen einer Luftströmungsrate der in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeuges strömenden Luft, wobei beide Widerstandselemente (2, 4) im Ansaugrohr vorgesehen sind und die Widerstandswerte der Widerstandselemente (2, 4) eine Temperaturabhängigkeit aufweisen;
eine Rückkopplungssteuereinheit (10 bis 66; 213; 240; 253) zur Regelung eines durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms, so daß die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandselementen (2, 4) konstant wird; und
einen Mikrocomputer (18) zur Steuerung der Zündzeitpunkteinstellung und der Kraftstoffeinspritzrate des Verbrennungsmotors, wobei die Rückkopplungssteuereinheit (10 bis 66; 213; 240; 253) und der Mikrocomputer (18) auf derselben Leiterplatte (70; 235) oder demselben Halbleiterplättchen (70; 235) angeordnet sind.
2. Verbrennungsmotorsteuervorrichtung, die ein thermisches
Ansaugluftströmungsmeßgerät verwendet,
gekennzeichnet durch
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturmessungswiderstandselement (4) zum Messen einer Luftströmungsrate der in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs strömenden Luft, wobei beide Widerstandselemente (2, 4) im Ansaugrohr vorgesehen sind und die Widerstandswerte der Widerstandselemente (2, 4) eine Temperaturabhängigkeit aufweisen;
eine Analogschaltung (10 bis 66) zur Rückkopplungssteuerung eines durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms, so daß eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandselementen (2, 4) konstant wird; und
einen Mikrocomputer (18) zur Steuerung der Zündzeitpunkteinstellung und der Kraftstoffeinspritzrate des Verbrennungsmotors, wobei die Analogschaltung (10 bis 66) und der Mikrocomputer (18) auf derselben Halbleiterplatte (70) angeordnet sind.
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturmessungswiderstandselement (4) zum Messen einer Luftströmungsrate der in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs strömenden Luft, wobei beide Widerstandselemente (2, 4) im Ansaugrohr vorgesehen sind und die Widerstandswerte der Widerstandselemente (2, 4) eine Temperaturabhängigkeit aufweisen;
eine Analogschaltung (10 bis 66) zur Rückkopplungssteuerung eines durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms, so daß eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Widerstandselementen (2, 4) konstant wird; und
einen Mikrocomputer (18) zur Steuerung der Zündzeitpunkteinstellung und der Kraftstoffeinspritzrate des Verbrennungsmotors, wobei die Analogschaltung (10 bis 66) und der Mikrocomputer (18) auf derselben Halbleiterplatte (70) angeordnet sind.
3. Verbrennungsmotorsteuervorrichtung, die ein thermisches
Ansaugluftströmungsmeßgerät verwendet,
gekennzeichnet durch
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturkompensations-Widerstandselement (4), wobei beide Widerstandselemente (2, 4) in der Strömung der in einen Verbrennungsmotor angesaugten Luft angeordnet sind und deren Widerstandswerte durch die Temperatur veränderbar sind;
eine elektrische Leistungsversorgungseinheit (8) zum Liefern von Strömen an die Widerstandselemente (2, 4);
eine Stromsteuereinheit (14, 16, 20, 22, 28, 42; 213; 240; 253) zum Steuern der Größe des an das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) gelieferten Stroms;
eine Leistungsversorgungssteuereinheit (52 bis 56, 64; 213; 240; 253) zur Ermittlung einer Größendifferenz des elektrischen Widerstands zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement (2) und dem Lufttemperaturkompensations- Widerstandselement (4), also zur Ermittlung einer Temperaturdifferenz und zum Justieren der Stromsteuereinheit, so daß die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt, wodurch der an das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) gelieferte Strom eingestellt wird;
eine Luftströmungsratensignaleinheit (58; 215; 239) zur Ausgabe eines Signals, das der Größe des durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms entspricht;
einen Analog/Digital-Wandler (68) zum Umwandeln des analogen Strömungsratensignals in ein digitales Signal; und
einen Mikroprozessor (18) zur Berechnung einer Spannung, mit der die Größendifferenz des elektrischen Widerstandes zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement (2) und dem Lufttemperaturkompensations- Widerstandselement (4), also eine Temperaturdifferenz, auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, um die Leistungsversorgungssteuereinheit zu steuern, um digitale Signale, die proportional zur Luftströmungsrate sind, entsprechend einem Ausgangssignal vom Analog/Digital-Wandler (68) auszugeben und um eine Kraftstoffeinspritzrate und eine Zündzeitpunkteinstellung entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors und den digitalen Signalen zu bestimmen, wobei die Leistungsversorgungssteuereinheit, eine Luftströmungsratensignal- Verarbeitungseinheit, der Analog/Digital-Wandler (68) und der Mikrocomputer (18) als ein Bauteil auf derselben Leiterplatte oder demselben Halbleiterplättchen angeordnet sind.
ein wärmeerzeugendes Widerstandselement (2) und ein Lufttemperaturkompensations-Widerstandselement (4), wobei beide Widerstandselemente (2, 4) in der Strömung der in einen Verbrennungsmotor angesaugten Luft angeordnet sind und deren Widerstandswerte durch die Temperatur veränderbar sind;
eine elektrische Leistungsversorgungseinheit (8) zum Liefern von Strömen an die Widerstandselemente (2, 4);
eine Stromsteuereinheit (14, 16, 20, 22, 28, 42; 213; 240; 253) zum Steuern der Größe des an das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) gelieferten Stroms;
eine Leistungsversorgungssteuereinheit (52 bis 56, 64; 213; 240; 253) zur Ermittlung einer Größendifferenz des elektrischen Widerstands zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement (2) und dem Lufttemperaturkompensations- Widerstandselement (4), also zur Ermittlung einer Temperaturdifferenz und zum Justieren der Stromsteuereinheit, so daß die Differenz einen vorgegebenen Wert annimmt, wodurch der an das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) gelieferte Strom eingestellt wird;
eine Luftströmungsratensignaleinheit (58; 215; 239) zur Ausgabe eines Signals, das der Größe des durch das wärmeerzeugende Widerstandselement (2) fließenden Stroms entspricht;
einen Analog/Digital-Wandler (68) zum Umwandeln des analogen Strömungsratensignals in ein digitales Signal; und
einen Mikroprozessor (18) zur Berechnung einer Spannung, mit der die Größendifferenz des elektrischen Widerstandes zwischen dem wärmeerzeugenden Widerstandselement (2) und dem Lufttemperaturkompensations- Widerstandselement (4), also eine Temperaturdifferenz, auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird, um die Leistungsversorgungssteuereinheit zu steuern, um digitale Signale, die proportional zur Luftströmungsrate sind, entsprechend einem Ausgangssignal vom Analog/Digital-Wandler (68) auszugeben und um eine Kraftstoffeinspritzrate und eine Zündzeitpunkteinstellung entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors und den digitalen Signalen zu bestimmen, wobei die Leistungsversorgungssteuereinheit, eine Luftströmungsratensignal- Verarbeitungseinheit, der Analog/Digital-Wandler (68) und der Mikrocomputer (18) als ein Bauteil auf derselben Leiterplatte oder demselben Halbleiterplättchen angeordnet sind.
4. Thermisches Ansaugluftströmungsmeßgerät (210)
gekennzeichnet durch
erste Ermittlungseinrichtungen (211, 231) zur Ermittlung einer physikalischen Größe (Q);
eine Treibereinrichtung (212) zum Umwandeln der ermittelten Luftmenge in ein elektrisches Signal;
eine Speichereinrichtung (214) zum Speichern einer Beziehung zwischen der Ausgabe (V) der Treibereinrichtung (212) und der Ausgabe des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210);
eine Ausgabeeinrichtung (215) zum Erzeugen eines auszusendenden elektrischen Signals; und
eine Steuereinrichtung (213) zur Berechnung eines Ausgabezielwerts des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210), um dadurch die Ausgabeeinrichtung (215) so zu steuern, daß das auszusendende elektrische Signal mit dem Zielwert übereinstimmt.
erste Ermittlungseinrichtungen (211, 231) zur Ermittlung einer physikalischen Größe (Q);
eine Treibereinrichtung (212) zum Umwandeln der ermittelten Luftmenge in ein elektrisches Signal;
eine Speichereinrichtung (214) zum Speichern einer Beziehung zwischen der Ausgabe (V) der Treibereinrichtung (212) und der Ausgabe des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210);
eine Ausgabeeinrichtung (215) zum Erzeugen eines auszusendenden elektrischen Signals; und
eine Steuereinrichtung (213) zur Berechnung eines Ausgabezielwerts des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210), um dadurch die Ausgabeeinrichtung (215) so zu steuern, daß das auszusendende elektrische Signal mit dem Zielwert übereinstimmt.
5. Meßgerät (210) gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch
eine zweite Ermittlungseinrichtung (232) zur Ermittlung
einer Lufttemperatur, wobei die Steuereinrichtung
(213) den Zielwert der Ausgabe des thermischen
Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210) entsprechend der
ermittelten Lufttemperatur korrigiert.
6. Meßgerät (210) gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch
eine dritte Ermittlungseinrichtung (234) zur Ermittlung
einer Temperatur desjenigen Teils, an dem die
erste Ermittlungseinrichtung (231) angebracht ist,
wobei die Steuereinrichtung (213) den Zielwert der
Ausgabe des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts
(210) entsprechend der ermittelten Teiletemperatur
korrigiert.
7. Meßgerät (210) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Speichereinrichtung (214) die Beziehung
zwischen der Ausgabe (V) der Treibereinrichtung
(212) und der Ausgabe des thermischen Ansaugluftströmungsmeßgeräts
(210) vor der Herstellung des thermischen
Ansaugluftströmungsmeßgeräts (210) gespeichert
worden ist.
8. Meßgerät (210) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgabeeinrichtung ein Frequenzgenerator
(239) ist.
9. Meßgerät (210) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgabeeinrichtung ein Spannungsgenerator
(239) ist.
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