(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、回路の安定性及びコモンモードノイズ耐性に優れ、且つオペンプを追加することなくフィルタ機能を一体化できるエンジン制御用圧力検出装置及びその方法を提供することにある。    【解決手段】  本発明は、出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部とを有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置にある。【選択図】  図1
2005194943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部とを有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項２】
圧力検出信号の出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号を演算する差圧演算回路とを有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項３】
圧力検出信号の出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号を演算する差圧演算回路とを有し、前記２つの圧力検出信号に係る少なくとも一方の前記電圧信号及び前記差圧信号に係る前記電圧信号を出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記差圧信号は１つのオペアンプを用いたフィルタ機能を有する加算増幅回路によって構成されることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項５】
圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する４つの歪みゲージ抵抗によって形成されるブリッジ回路、４つの固定抵抗及びオペアンプによる信号増幅回路を有する第１圧力検出回路と、圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する４つの歪みゲージ抵抗によって形成されるブリッジ回路、４つの固定抵抗及びオペアンプによる信号増幅回路を有する第２圧力検出回路とを備え、前記第１圧力検出回路と第２圧力検出回路との圧力検出信号の出力特性を逆特性とする回路構成であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第１圧力検出回路は前記４つの歪みゲージ抵抗に圧力が加わると抵抗値が増加し、前記第２圧力検出回路は前記４つの歪みゲージ抵抗に圧力が加わると抵抗値が減少する前記回路構成を有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記圧力検出信号は、一方が圧力の増加によって抵抗値が増加する信号であり、他方が圧力の増加によって抵抗値が減少する信号であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記圧力検出信号は、一方が自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力であり、他方が排気ガス再循環菅内圧力であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項９】
請求項７において、前記圧力の増加によって抵抗値が増加する信号が前記自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力の信号であり、前記圧力の増加によって抵抗値が減少する信号が排気ガス再循環菅内圧力の信号であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置。
【請求項１０】
出力特性が逆特性である２つの圧力検出信号を検出し、該２つの圧力検出信号をそれぞれ電圧信号に変換し出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法。
【請求項１１】
出力特性が逆特性である２つの圧力検出信号を検出し、該２つの圧力検出信号の少なくとも一方の圧力検出信号と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号とをそれぞれ電圧信号に変換し出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１において、前記圧力検出信号は、一方が圧力の増加によって抵抗値が増加する信号であり、他方が圧力の増加によって抵抗値が減少する信号であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかにおいて、前記圧力検出信号は一方が自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力、及び他方が排気ガス再循環菅内圧力であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法。
【請求項１４】
請求項１２において、前記圧力の増加によって抵抗値が増加する信号が前記自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力の信号であり、前記圧力の増加によって抵抗値が減少する信号が排気ガス再循環菅内圧力の信号であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なエンジン制御用圧力検出装置とその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両の各種の制御のための入力信号の１つとなる圧力を測定する圧力センサは特許文献１に記載されているようなものがあり、吸気管内の圧力と大気圧の２つの圧力を同時に検出する方法が記載されている。また、建設機械等の油圧ポンプと負荷圧の差圧信号を得る方法としては特許文献２に記載の圧力計がある。前者の圧力計の出力は、エンジン制御装置に伝達され、エンジンの回転数と空気温度検出信号等による補正演算を行い、インジェクタからの燃料噴射量を制御し、最適なエンジン制御を行うために用いられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０６６０１号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平５−０３４２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、排気ガス規制等の要求から排気ガスの浄化のために、エンジン再循環装置（ＥＧＲ装置）を装着する車が増加している。また、そのＥＧＲ装置からエンジンに再循環される排気ガス量も増加傾向にある。このようなエンジンにおいて最適な点火制御を行うためには、ＥＧＲ量を正確に把握する必要があり、ＥＧＲ管内の圧力とインテークマニホールド内（吸入空気菅内）の圧力（ＭＡＰ）との差圧力の平均値を正確に検出することが求められている。更に、インテークマニホールド内の圧力は、エンジン回転数毎に吸入空気流量を測定する必要があるため、高速で検出することが求められる。一方、ＥＧＲ管内の圧力とインテークマニホールド内の圧力差から求めるＥＧＲ循環量は排気ガス浄化を目的にしているため、平均循環量を正確に検出する必要がある。このため、差圧信号出力にはフィルタ回路による平均化処理が必要になる。
【０００６】
更に、地球温暖化を防止するために、燃料消費量を少なくすることも求められており、このため燃費を悪化させる要因である車両重量を低減するため、センサ重量を低減する必要もある。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されている制御では、ＥＧＲ管内の圧力とＭＡＰとを測定する圧力センサを一体化できないものであり、又、特許文献２においてはエンジン制御用圧力検出装置について全く記載のないものである。
【０００８】
本発明の目的は、特別な回路を付加することなく、ＭＡＰ信号及びＭＡＰとＥＧＲとの差信号を出力でき、更にＥＧＲ管内の圧力とＭＡＰとを測定する圧力センサを一体化できるエンジン制御用圧力検出装置とその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエンジン制御用圧力検出装置は、ＭＡＰ検出の入出力特性とＥＧＲ管内圧力検出の入出力特性を逆特性とすること、又、これら２つの圧力の差圧を出力とすることにより平均化処理を行うためのフィルタ機能を一体化でき、且つ１つの演算増幅器のみで実現できる加算増幅回路で演算し出力する構成としたものである。
【００１０】
即ち、本発明は、出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部とを有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置にある。
【００１１】
又、本発明は、圧力検出信号の出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号を演算する差圧演算回路とを有することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置にある。
【００１２】
更に、本発明は、圧力検出信号の出力特性が互いに逆特性である２つの圧力検出信号を検出する圧力検出部と、それぞれの前記圧力検出信号を電圧信号に変換し出力する信号増幅部と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号を演算する差圧演算回路とを有し、前記２つの圧力検出信号に係る少なくとも一方の前記電圧信号及び前記差圧信号に係る前記電圧信号を出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置にある。
【００１３】
前記圧力検出信号は、一方が圧力の増加によって抵抗値が増加する信号と、他方が圧力の増加によって抵抗値が減少する信号とすること、又、前記差圧信号は１つのオペアンプ用いたフィルタ機能を有する加算増幅回路によって構成されることが好ましい。
【００１４】
本発明は、より具体的には、圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する４つの歪みゲージ抵抗によって形成されるブリッジ回路、４つの固定抵抗及びオペアンプによる信号増幅回路を有する第１圧力検出回路と、圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する４つの歪みゲージ抵抗によって形成されるブリッジ回路、４つの固定抵抗及びオペアンプによる信号増幅回路を有する第２圧力検出回路とを備え、前記第１圧力検出回路と第２圧力検出回路との圧力検出信号の出力特性を逆特性とする回路構成であることを特徴とするエンジン制御用圧力検出装置にある。
【００１５】
前記第１圧力検出回路は前記４つの歪みゲージ抵抗に圧力が加わると抵抗値が増加し、前記第２圧力検出回路は前記４つの歪みゲージ抵抗に圧力が加わると抵抗値が減少する前記回路構成を有すること、又、前記圧力検出信号は、一方が自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力であり、他方が排気ガス再循環菅内圧力であることが好ましい。
【００１６】
又、本発明は、出力特性が逆特性である２つの圧力検出信号を検出し、該２つの圧力検出信号をそれぞれ電圧信号に変換し出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法にある。
【００１７】
更に、本発明は、出力特性が逆特性である２つの圧力検出信号を検出し、該２つの圧力検出信号の少なくとも一方の圧力検出信号と、前記２つの圧力検出信号の差圧信号とをそれぞれ電圧信号に変換し出力することを特徴とするエンジン制御用圧力検出方法にある。
【００１８】
前記圧力検出信号は、一方が圧力の増加によって抵抗値が増加する第１の圧力検出信号及び他方が圧力の増加によって抵抗値が減少する第２の圧力検出信号であること、又、前記圧力検出信号は一方が自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力、及び他方が排気ガス再循環菅内圧力であることが好ましい。
【００１９】
前記圧力の増加によって抵抗値が増加する信号が前記自動車用エンジンの吸入空気菅内圧力の信号であり、前記圧力の増加によって抵抗値が減少する信号が排気ガス再循環菅内圧力の信号であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、特別な回路を付加することなく、ＭＡＰ信号及びＭＡＰとＥＧＲとの差信号を出力でき、回路の安定性やコモンモードノイズ耐性に優れ、且つオペンプを追加することなくフィルタ機能を一体化できるエンジン制御用圧力検出装置とその方法、特に吸入空気菅内の圧力（ＭＡＰ）とエンジン再循環装置（ＥＧＲ）管内の圧力を検出し、特にエンジンに吸入される空気の流量を計測するのに適する自動車エンジン制御用圧力検出装置とその方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体的な実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明のエンジン制御用圧力検出装置に係る回路構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例のエンジン制御用圧力検出装置はＭＡＰ圧力Ｐ（ＭＡＰ）を検出し、電圧信号に変換する圧力検出回路１と、ＥＧＲ管内圧力Ｐ（ＥＧＲ）を検出し、電圧信号に変換する圧力検出回路２、及び２つの圧力検出回路の検出信号差を検出し増幅する差圧演算回路３によって構成される。圧力検出回路の出力はＭＡＰの変換信号（圧力検出回路１の出力）Ｖｏｕｔ（ＭＡＰ）と、ＭＡＰとＥＧＲ管内圧力の差圧信号Ｖｏｕｔ（ＤＰＭＡＰ）の２つを出力する構成となっており、Ｖｏｕｔ（ＭＡＰ）信号は定常のエンジン吸入空気流量を算出するための信号としてエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に送られる。また、差圧信号Ｖｏｕｔ（ＤＰＭＡＰ）は排気ガス低減を目的としたＥＧＲバルブによる排気ガスの再循環量を制御する信号、点火時期補正等のための信号として同じくエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に送られる。更に、図１に示すように、ＥＧＲバルブによる排気ガスの再循環量を制御する信号Ｖｏｕｔ（ＥＧＲ）をＶｏｕｔ（ＭＡＰ）と共に同様に用いることができる。
【００２３】
２つの圧力検出回路の内、圧力検出回路１の入力圧力に対する変換した電圧信号の特性は単調増加の信号特性となっている。一方圧力検出回路２の入力圧力に対する変換した電圧信号の特性は単調減少の信号となっている。従って、圧力検出回路１と圧力検出回路２の入出特性は逆特性になっており、この２つの信号を差圧演算回路３に入力し、２つの信号の電圧差を演算することで差圧力を検出できる。このとき２つの圧力検出信号の入出特性を逆特性にすることで差圧演算回路は２つの信号の足し算を行う回路となる。一般的にオペアンプを用いたアナログ演算回路で構成する場合、信号の引き算回路を構成するよりも足し算回路で実現する方が、回路の安定性やコモンモードノイズ耐性に優れ、且つ後述するフィルタ機能を一体化できるという利点がある。
【００２４】
図２は、本実施例の圧力検出装置が使われる自動車用エンジン制御システムの構成図である。本実施例の圧力検出装置が使われるエンジン制御システムは、エンジンに吸入される空気流量を調整するスロットルバルブ４０、吸入空気をエンジンに供給するインテークマニホールド４１、エンジン４２、エンジンからの排気ガスを排出する排気ダクト４３、排気ダクトからの排気ガスの一部を冷却し再循環させるためのＥＧＲクーラー４４、排気ガスの再循環量を制御するＥＧＲバルブ４５及び圧力検出装置４６を有するものである。  本実施例の圧力検出装置４６はインテークマニホールド４４内の圧力（ＭＡＰ）とＥＧＲクーラー４４の出力菅内の圧力を入力できるように接続されている。又、図２に示すように、ＭＡＰ信号は定常のエンジン吸入空気流量を算出するための信号Ｖｏｕｔ（ＭＡＰ）としてエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に送られる。また、差圧信号は排気ガス低減を目的としたＥＧＲバルブによる排気ガスの再循環量を制御する信号、点火時期補正等のための信号Ｖｏｕｔ（ＤＰＭＡＰ）として同じくエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）に送られる。
【００２５】
図３は、本実施例のエンジン制御用圧力検出装置に係る回路構成図である。圧力検出回路１はダイヤフラム上に形成され、圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する歪みゲージ抵抗１０、１１、１２、１３によって形成されるブリッジ回路と、固定抵抗１４、１５、１６、１７と、オペアンプ１８によって構成される信号増幅回路とにより構成される。また、圧力検出回路２は同様に歪みゲージ抵抗２０、２１、２２、２３によって形成されるブリッジ回路と、固定抵抗２４、２５、２６、２７と、オペアンプ２８によって構成される信号増幅回路とにより構成される。
【００２６】
歪みゲージ抵抗１０、１３、２０、２３は圧力が加わると抵抗値が増加し、歪みゲージ抵抗１１、１２、２１、２２は圧力が加わると抵抗値が減少するような回路構成とすることにある。ここで圧力検出回路１と圧力検出回路２の特性を逆特性とするために、圧力検出回路２のブリッジ回路の接続点１０３をオペアンプ２８の正相入力端子側に加わるように、また接続点１０４を逆相入力端子側に加わるようにする。このことで特別な回路を付加せずに容易に特性を逆特性とすることができる。
【００２７】
ＭＡＰとＥＧＲの２つの信号は固定抵抗２９、３０を介してオペアンプ３３の正相入力端子側に接続されて、その逆相入力端子側に接続された固定抵抗３１、３２とオペアンプ３３とによって構成される差圧演算回路に入力され、２つの圧力差信号を演算し出力する。ここで、２つの入力信号が逆特性であるためにこの差圧演算回路は加算回路構成で実現できる。更に、図３に示すように、ＥＧＲバルブによる排気ガスの再循環量を制御する信号Ｖｏｕｔ（ＥＧＲ）をＶｏｕｔ（ＭＡＰ）と共に同様に用いることができる。
【００２８】
また、差圧信号を平均化処理し、ノイズの少ない安定した信号を出力することがエンジン制御の上で望まれるが、このためのフィルタ回路はコンデンサ３４をオペアンプ３３の正相入力端子に接続することで実現できる。これは２つの入力信号が逆特性であるために加算回路構成となることによる効果である。しかし、２つの入力信号が同相入力信号では引算回路構成で実現しなければならず、出力インピーダンスを増加させることなくフィルタ機能を付加するには新たにオペアンプを追加する必要がある。
【００２９】
以上の通り、本実施例によれば、特別な回路を付加することなく、ＭＡＰ信号及びＭＡＰとＥＧＲとの差信号を出力でき、回路の安定性やコモンモードノイズ耐性に優れ、且つオペンプを追加することなくフィルタ機能を一体化できるエンジン制御用圧力検出装置とその方法、特に吸入空気菅内の圧力（ＭＡＰ）とエンジン再循環装置（ＥＧＲ）管内の圧力を検出し、特にエンジンに吸入される空気の流量を計測するのに適する自動車エンジン制御用圧力検出装置とその方法を提供することができる。
【実施例２】
【００３０】
図４は、本発明のエンジン制御用圧力検出装置に係る他の回路構成図である。本実施例では圧力検出回路１と２の回路構成において、各ブリッジ回路の接続点が実施例１の場合とは逆になっている。即ち接続点１０１と１０４がオペアンプの正相入力端子側へ、接続点１０２と１０３は逆相入力端子側へ接続される。このことでＭＡＰ信号出力が逆特性となる。また差圧演算回路３は固定抵抗２９、３０、３５、３６、３７と、オペアンプ３３によって構成される加算回路構成によって実現できる。
【００３１】
即ち、圧力検出回路１はダイヤフラム上に形成され、圧力によって生じた歪みを抵抗変化に変換する歪みゲージ抵抗１０、１１、１２、１３によって形成されるブリッジ回路と、固定抵抗１４、１５、１６、１７と、オペアンプ１８によって構成される信号増幅回路とにより構成される。また、圧力検出回路２は同様に歪みゲージ抵抗２０、２１、２２、２３によって形成されるブリッジ回路と、固定抵抗２４、２５、２６、２７と、オペアンプ２８によって構成される信号増幅回路とにより構成される。
【００３２】
歪みゲージ抵抗１０、１３、２０、２３は圧力が加わると抵抗値が増加し、歪みゲージ抵抗１１、１２、２１、２２は圧力が加わると抵抗値が減少するような回路構成とすることにある。ここで圧力検出回路１と圧力検出回路２の特性を逆特性とするために、圧力検出回路２のブリッジ回路の接続点１０３をオペアンプ２８の逆相入力端子側に加わるように、また接続点１０４を正相入力端子側に加わるようにする。このことで特別な回路を付加せずに容易に特性を逆特性とすることができる。
【００３３】
ＭＡＰとＥＧＲの２つの信号は固定抵抗２９、３０を介してオペアンプ３３の逆相入力端子側に接続され、更にその逆相入力端子側に接続されると共に、固定抵抗３７、コンデンサ３８とオペアンプ３３とによって構成される差圧演算回路に入力され、２つの圧力差信号を演算し出力する。ここで、２つの入力信号が逆特性であるためにこの差圧演算回路は加算回路構成で実現できる。更に、図４に示すように、ＥＧＲバルブによる排気ガスの再循環量を制御する信号Ｖｏｕｔ（ＥＧＲ）をＶｏｕｔ（ＭＡＰ）と共に同様に用いることができる。
【００３４】
また、差圧信号を平均化処理し、ノイズの少ない安定した信号を出力することがエンジン制御の上で望まれるが、このためのフィルタ回路はコンデサ３８を固定抵抗３７と並列に接続することで、特別な回路を付加することなく、ＭＡＰ信号とＭＡＰとＥＧＲの差信号を出力でき、回路の安定性やコモンモードノイズ耐性に優れ、且つオペンプを追加することなくフィルタ機能を一体化できる同様の効果が得られる。更に、本実施例においても、実施例１と同様の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のエンジン制御用圧力検出装置に係る回路構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る圧力検出装置を用いたエンジン制御システムの構成図である。
【図３】本発明のエンジン制御用圧力検出装置に係る回路構成図である。
【図４】本発明エンジン制御用圧力検出装置に係る他の例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…圧力検出回路、２…圧力検出回路、３…差圧演算回路、４…ＥＣＵ、１０、１１、１２、１３、２０、２１、２２、２３…歪みゲージ抵抗、１４、１５、１６、１７、２４、２５、２６、２７、２９、３０、３１、３２、３５、３６、３７…抵抗、３３…オペアンプ、３４、３８…コンデンサ、４０…スロットルバルブ、４１…インテークマニホールド、４２…エンジン、４３…排気ダクト、４４…ＥＧＲクーラー、４５…ＥＧＲバルブ、４６…圧力検出装置。
【図１】
2005194943.tif 000003
【図２】
2005194943.tif 000004
【図３】
2005194943.tif 000005
【図４】
2005194943.tif 000006