(57)【要約】センサの動的誤差の補正方法及び装置が記載されている。この補正を実行するために、センサ出力信号がフィルタ回路及び補正回路に供給される。補正回路は、フィルタ回路から送出されてフィルタリングされた信号を得て、フィルタリングされた信号とフィルタリングされていないセンサ出力信号又はこれらから導出された補正された信号との比較によって得られた情報から、補正されたセンサ信号が形成され、補正されたセンサ信号が別の処理部に供給される。
2004536320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ、例えば、エアマスセンサの動的誤差の補正方法において、センサ出力信号をフィルタ回路及び補正回路に供給し、前記補正回路により、前記フィルタ回路に供給された情報を用いて、補正されたセンサ信号を形成し、前記補正されたセンサ信号を別の処理部に供給することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法を実施するための装置において、
フィルタ回路は、少なくとも１つのフィルタ段を有しており、補正回路は、少なくとも１つの補正段を有しており、前記フィルタ段の入力側及び前記補正段の第１の入力側にセンサ出力信号を供給し、
前記補正段は、第２の入力側を有しており、前記第２の入力側に、前記フィルタ段の出力信号が供給され、
補正された出力信号が出力される前記補正段の出力側は、信号路と接続されており、前記信号路は、補正されたセンサ信号を送出する、前記補正回路の出力側に接続されている
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
フィルタ回路は、少なくとも１つの別のフィルタ段を有しており、補正回路は、前記別のフィルタ段の数に相応する個数の別の補正段を有しており、前記フィルタ段の各入力側に、センサ出力信号が並列に供給され、前記各補正段は、各別の後続補正段の第１入力側に順次連続して接続されており、該接続の際、先行する各補正段の補正された出力信号が供給され、且つ、各第２入力側に、所属のフィルタ段の出力信号が供給されるように順次連続して接続されており、該接続時に、前記順次連続して接続された前記各補正段のうち最後の補正段の出力側から補正センサ出力信号が出力される
請求項２記載の装置。
【請求項４】
各補正段の少なくとも１つの補正段は、補正段の両入力信号を比較するための比較回路と、重み付け回路とを有しており、前記重み付け回路は、前記比較回路の出力信号を重み付けして、補正信号を形成し、前記補正信号を用いて、前記補正段の第１の入力側に供給される信号から、前記補正段の補正された出力信号が形成される請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
比較回路は、補正段の両入力信号の差を形成する請求項４記載の装置。
【請求項６】
補正信号の形成用の重み付け回路は、比較回路の出力信号を、所定の一定値で乗算する請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
補正段は、加算回路を有しており、該加算回路は、補正された出力信号の形成のために、補正信号を前記補正段の第１の入力側に供給される信号に加算される請求項４から６迄の何れか１記載の装置。
【請求項８】
各フィルタ段の少なくとも１つは、ローパスフィルタである請求項２から７迄の何れか１記載の装置。
【請求項９】
全てのフィルタ段は、種々異なったカットオフ周波数のローパスフィルタであり、最も高いカットオフ周波数の前記フィルタ段の出力信号は、直列回路内の第１の補正段に供給され、２番目に高いカットオフ周波数のフィルタ段の出力信号は、前記直列回路内の第２の補正段に供給される、等である請求項８記載の装置。
【請求項１０】
比較回路の出力信号は、補正段でその都度他の重み付け係数で重み付けされる請求項４から９迄の何れか１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１記載の要件を有する、非直線状に湾曲した特性曲線で、応答遅延のあるセンサ、例えば、エアマスセンサの動的誤差の補正方法、並びに、この方法を実施するための回路装置に関する。
【０００２】
従来技術
例えば、エアマスセンサのように、非直線状に湾曲した特性曲線のセンサは、当該センサによって検出すべき物理量が極めて緩慢に変化し、この緩慢な変化に、所定のノイズの他高い周波変動は重畳していない定常状態で、満足し得るように作動する。つまり、比較的高い周波数のノイズをフィルタリングするのはかなり難しいからである。
【０００３】
しかし、内燃機関の吸気管内にエアマスセンサを用いると、非定常作動状態となる。内燃機関の作動期間中吸気エアマスが変動するからである。従って、比較的緩慢に変化する、時間単位毎に吸気管を通って実際に流れるエアマスを示す「理想的な」センサ信号には、周波数及び振幅がエンジンの回転数に連れて連続して変化する周期的な変動が重畳している。例えば、共振現象が生じている場合には、特に大きな振幅が生じる。更に、例えば、加速時にエアマスが急激に上昇する際に、種々異なった振幅の動的な過程が生起することがある。
【０００４】
その種の非定常作動状態では、非直線状に湾曲した特性曲線のセンサは、特にセンサ要素の慣性にも依存する動的なエラーを示す。センサによって送出された信号を付加的にフィルタリングしても、測定エラーを生じることがある。
【０００５】
エンジン制御用の通常のシステムでは、周期的及び非周期的な重畳によって急速に変動する出力信号がエアマスセンサによってミリセコンドのクロックで検出され、その都度検出された測定値が、瞬時に測定された回転数値及びスロットルバルブ位置の値を用いて、固定値メモリ内に記憶されている補正値テーブルから取り出された補正値により適正化される。その際、不利なことに、センサ出力信号の高速検出のみならず、特に、２つの別の測定値（回転数及びスロットルバルブ角度）を獲得して処理する際にも、比較的高い回路技術上のコストを必要とする。
【０００６】
それに対して、本発明の課題は、センサ出力信号が強く変動する場合でも、信号に重畳したノイズを高い信頼度で減衰することができる、方法及びこの方法を実施するための回路装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の図及び説明
この課題は、請求項１（方法）乃至請求項２（回路装置）記載の各要件によって解決される。
【０００８】
本発明の手段が基づく認識は、センサ出力信号を、例えば、１次のリニアフィルタを用いてフィルタリングする際に、非安定作動中、フィルタの時定数に応じて、別の平均値が示され、定常作動中、差は生じない。つまり、フィルタリングされていないセンサ出力信号乃至センサから導出された、既に予備的に補正された信号を、センサ出力信号からフィルタリングによって導出された信号と比較することによって、瞬時に生起している動的誤差の大きさに関する情報が得られ、センサ出力信号の補正に使うことができる。
【０００９】
従って、本発明の非直線状に湾曲した特性曲線を持つセンサの動的誤差の補正用回路装置は、少なくとも１つの、有利には、多数のフィルタ段を有しており、フィルタ段の誤差のあるセンサ出力信号が並行して供給され、種々の通過域特性曲線を有している。更に、フィルタ段の個数に相応した個数の補正段を有している補正回路が設けられており、補正段は、第１の補正段には、誤差のあるセンサ出力信号が供給され、後続の各補正段には、先行補正段の補正出力信号が供給されるように直列接続されている。
【００１０】
更に、各補正段は、第２の信号入力側を有しており、この信号入力側に、所属のフィルタ段から送出されたフィルタ出力信号が加えられる。個別フィルタ段の通過方向の各特性は相互に異なっているので、これら各フィルタ出力信号には、「理想的な」センサ出力信号と実際のセンサ出力信号との差に関する別の情報が含まれている。
【００１１】
この情報は、各補正段で、当該各補正段の両入力信号の比較によって検出され、当該各補正段の第１の信号入力側に供給される信号の補正のために使われる。従って、補正段毎に、誤差のあるセンサ出力信号の歩進的な別の補正が行われ、その結果、最後の補正段は、相応に強く補正されたセンサ信号を送出する。その際、使用される補正段の個数は、精度に関する要求に依存しており、最後の補正段から送出される補正センサ信号は、「理想的な」センサ信号と一致している必要がある。
【００１２】
有利には、各補正段の両入力信号が比較され、そのようにして得られた差信号を一定の係数と乗算することによって補正信号が形成され、その際、この一定の係数は、各補正段に対して、所属のフィルタ段を用いて、較正測定により求められ、補正段に固定して記憶される。その際、補正段の補正された出力信号は、有利には、補正信号が直列回路の第１の補正段でセンサ出力信号に付加され、別の各補正段で、先行補正段の補正された出力信号に付加される。
【００１３】
特に有利な実施例によると、フィルタ段は、遮断周波数が相互に異なったローパスフィルタである。
【００１４】
使用された各フィルタ特性曲線に依存せず、あまり鋭くないフィルタリングのフィルタの出力信号が、補正段の直列回路内で入力側近くの段に供給され、鋭いフィルタ条件のフィルタの出力信号が、直列回路の終端部に設けられているフィルタ段に供給されることが大切である。
【００１５】
発明の利点
発明の特別な利点は、比較的簡単な回路を用いて、１回較正測定する点は別にして、例えば、回転数又はスロットルバルブ角度のような付加的な測定値検出を必要とせず、それにも拘わらず、誤差のあるセンサ出力信号の、高い要求を満たす補正が可能であるようにすることができる点にある。例えば、急に加速する場合に生起するような、「理想的な」センサ出力信号の急速な変化は、正しいやり方で補正センサ信号に反映させられる。
【００１６】
この点、及び、本発明の利点は、従属請求項に記載されている各要件を用いて達成することができる。
【００１７】
図面
図１には、本発明の基本原理の説明に供する非常に一般的なブロック接続図が示されている。図２には、特別な実施例の図式化した詳しいブロック接続図が示されている。
【００１８】
実施例の説明
図１には、本発明の一般的な実施例が、かなり略示したブロック接続図として示されており、動的誤差を補正する必要があるセンサは示していない。
【００１９】
このセンサは、例えば、強く湾曲して非直線状の特性曲線を有していて、更に所定の応答遅慣性のあるエアマスセンサである。そのようなセンサによって検出すべき物理量、例えば、エアマスセンサでは、吸気管を単位時間当たり貫流するエアマスが、極めて緩慢に変化する限り、センサは、相応して緩慢に変化するセンサ信号を送出し、このセンサ信号には、後ろ側に接続された内燃機関の脈動する吸気により、周波数が一般的に内燃機関の各シリンダの個数に依存し、内燃機関の回転数と共に変化する。
【００２０】
多くの駆動状態では、周期的な重畳信号の振幅は、充分な精度の、補正されたセンサ信号を得るためには、平均値形成のために簡単なフィルタリングで充分である程僅かである。しかし、重畳された信号の振幅が、共振に基づいて高い値になる場合、センサ出力信号ＳＡは、センサ特性曲線の非直性性のために、及び、センサの遅延応答特性のために、許容し得ない動的誤差が生じる。
【００２１】
これを補正するために、本発明によると、センサ出力信号ＳＡは、本発明の回路装置の入力端子１に供給され、入力端子から、一方では、補正回路２の信号入力側に第１の信号入力側に、他方では、フィルタ回路３の一方の入力側に供給される。フィルタ回路３で、センサ出力信号ＳＡのフィルタリングによって得られた情報は、線路接続部４を介して補正回路２に転送され、補正回路は、この情報を用いてセンサ出力信号ＳＡを補正し、本発明の回路装置の出力側５に補正センサ信号ＫＳを送出し、補正センサ信号ＫＳは、それから、後続処理及び評価部に供給することができる。
【００２２】
上述のような、実際のセンサ出力信号ＳＡの動的誤差の発生は、フィルタによる理想的なセンサ信号の歪に相応するので、歪んだセンサ出力信号ＳＡをもう一度、一層鋭くフィルタリングすることによって、このフィルタリングを用いて、補正回路２が、当該補正回路に供給された、歪んだセンサ出力信号ＳＡを補正して、実際のセンサ出力信号ＳＡよりもかなり改善された理想的なセンサ信号に相応する補正されたセンサ信号ＫＳを送出することができる。
【００２３】
図１に示された原理的な構成の、本発明の回路装置は、図２に具体的な実施例では、少し詳細な形式で示されている。その際、同じ要素は、図１と同じ参照番号が使われている。
【００２４】
この図から分かるように、フィルタ回路３は、フィルタ段Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を有しており、これら各フィルタ段Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３には、実際のセンサ出力信号ＳＡが並列に供給されている。３つのフィルタ段は、各々、遮断周波数に関して相互に異なったローパスフィルタである。その際、フィルタＦ１は、最高の遮断周波数を有しており、つまり、非常に高い重畳周波数だけを抑制し、他方、フィルタＦ２及びＦ３は、フィルタＦ１よりももっと低い遮断周波数を有しており、その結果、フィルタＦ２は、フィルタＦ１の遮断周波数よりも明らかに低い周波数領域だけを通過させ、フィルタＦ３は、もっと低い通過領域を有している。
【００２５】
補正回路２は、フィルタ段の個数に相応する個数の補正段Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を有しており、補正段Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、補正回路２に供給された誤差のあるセンサ出力信号ＳＡが、第１の補正段Ｋ１の第１入力側に供給され、第１の補正段の出力側は、第２の補正段Ｋ２の第１入力側と接続されており、第２の補正段Ｋ２の出力信号は、第３の補正段Ｋ３の第１入力側に供給され、第３の補正段の出力側は、補正回路２の出力側と一致しており、補正されたセンサ信号ＫＳを送出する。
【００２６】
図２からさらに分かるように、フィルタＦ１の出力信号は、最大の通過領域で第１の補正段Ｋ１第２の信号入力側に線路４ａを介して供給され、フィルタ段Ｆ２及びＦ３から送出されてフィルタリグされた信号は、線路４ｂ乃至４ｃを介して、各々補正段Ｋ２乃至Ｋ３の第２の信号入力側に供給される。
【００２７】
３つの補正段Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の各々は、図示していない比較回路を有しており、この比較回路により、例えば、補正段の両信号入力側に供給された信号の差、即ち、補正段Ｋ１で、誤差のあるセンサ出力信号ＳＡと、フィルタ段Ｆ１から来てフィルタリングされた信号との差が形成され、他方の両補正段Ｋ２及びＫ３で、直ぐ先行する補正段の補正された出力信号と、所属のフィルタ段Ｆ２乃至Ｆ３から供給されたフィルタ出力信号との差が形成される。更に、補正段Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３は、同様に図示していない重み付け回路を有しており、重み付け回路は、例えば、比較回路によって形成された差信号を所定の係数と乗算し、そのようにして補正信号を形成し、この補正信号を用いて、誤差のあるセンサ出力信号ＳＡ乃至先行の各補正信号段Ｋ１乃至Ｋ２から来る補正出力信号（最後の、後続回）が、この補正信号が補正出力信号に加算される。
【００２８】
従って、誤差のあるセンサ出力信号ＳＡは、補正段毎に歩進的に一層正確に補正され、その際、後ろ側に設けられた各補正段で、通過領域が狭いローパスフィルタによって供給されるフィルタ情報が使用される。
【００２９】
センサ出力信号ＳＡ上に形成された、可変周波数の周期的な信号の振幅が極めて小さい場合、本発明の回路装置によると、センサ出力信号ＳＡは極めて小さく、その結果、本発明の回路装置によって送出された補正センサ信号ＫＳは、最初の信号とほぼ同じである。
【００３０】
しかし、形成された周期的な信号の非常に大きな振幅では、本発明の装置は、この装置によって送出された補正センサ信号ＫＳが、誤差のあるセンサ出力信号ＳＡよりもはるかに改善された理想的なセンサ出力信号に相応するように作動される。
【００３１】
その際、理想的なセンサ出力信号でのＫＳの補正乃至近似の質は、使用されている補正及びフィルタ段の個数に依存している。補正の質に特に高い要求がかけられていない用途の場合には、１つの補正段と１つのフィルタ段で十分である。
【００３２】
上述のような、実施例の補正段で行われる差形成、一定の係数との乗算及び後続の加算の他に、他の補正演算を実行してもよく、殊に補正段毎に異なっていてもよい。
【００３３】
どの演算で最適な結果が得られるかは、具体的な適用事例に依存しており、簡単に較正測定によって求めることができ、この較正測定の際、例えば、エアマスセンサを通って流れるエアマスが、正確に作動する別の測定過程を用いて測定され、種々異なった個数のフィルタ及び補正演算を用いて、補正回路２の出力側５の、補正されたセンサ信号ＫＳを、別の測定装置によって求められた理想的なセンサ信号に、出来る限り正確に近似させることができる。
【００３４】
種々の補正段で各々の差信号が乗算される上述の一定係数も、このようにして求めることができる。
【００３５】
必ずしも、フィルタ段Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３をローパスフィルタとして構成する必要はない。むしろ、他の通過特性曲線のフィルタを用いて、動的誤差を十分満足できる状態に補正することもできる。その際、使用されるフィルタ段全てを必ずしも、同じ特性曲線タイプにする必要もない。むしろ、ローパス、はいパス及びバンドパスフィルタを相互に組み合わせてもよい。
【００３６】
重要な点は、単に、一層鋭くフィルタリングされ、一層鋭いフィルタによって得られた情報が直列回路内の後ろ側に設けられた補正段に供給されることである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の基本原理の説明に供する非常に一般的なブロック接続図。
【００３８】
【図２】特別な実施例の図式化した詳しいブロック接続図。
【国際公開パンフレット】
2004536320.tif 000003
2004536320.tif 000004
2004536320.tif 000005
2004536320.tif 000006
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2004536320.tif 000017
2004536320.tif 000018
2004536320.tif 000019
【国際調査報告】
2004536320.tif 000020
2004536320.tif 000021
2004536320.tif 000022
2004536320.tif 000023