(57)【要約】【課題】吸気量の算出精度の低下が抑制されたセンサ装置を提供する。【解決手段】圧力センサ及び温度センサを有するセンサ部（１０）が、吸気管（６１）を流れる空気雰囲気下に設けられるセンサ装置であって、処理部（３０）は、センサ部（１０）の出力信号が変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する判別部（３１）と、センサ部（１０）の出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に関わる係数を記憶する記憶部（３２）と、判別部（３１）の出力信号、及び、センサ部（１０）の出力信号と燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する算出部（３３）と、を有し、算出部（３３）は、変化状態における圧力センサの出力信号、一定状態における温度センサの出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力センサ及び温度センサを有するセンサ部（１０）と、
該センサ部（１０）の出力信号を処理する処理部（３０）と、を有し、
前記センサ部（１０）が、エンジン（５０）の吸気管（６１）を流れる空気雰囲気下に設けられるセンサ装置であって、
前記処理部（３０）は、前記センサ部（１０）の出力信号に基づいて、前記センサ部（１０）の出力信号が変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する判別部（３１）と、前記センサ部（１０）の出力信号、及び、エンジン（５０）の燃焼室（５４）の容積に関わる係数を記憶する記憶部（３２）と、前記判別部（３１）の出力信号、及び、前記記憶部（３２）に記憶されたセンサ部（１０）の出力信号と燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する算出部（３３）と、を有し、
前記算出部（３３）は、変化状態における前記圧力センサの出力信号、一定状態における前記温度センサの出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出することを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記判別部（３１）は、前記センサ部（１０）の出力信号を順次サンプリングし、順次サンプリングした出力信号に基づいて、前記センサ部（１０）の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別することを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記判別部（３１）は、前記圧力センサの出力信号が第１所定値以下である場合に、前記センサ部（１０）の出力信号が変化状態であると判別し、前記圧力センサの出力信号が第１所定値より大きい場合に、前記センサ部（１０）の出力信号が一定状態であると判別することを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記第１所定値は前記圧力センサの出力信号の平均値であり、前記判別部（３１）にて算出されることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記第１所定値は、エンジン（５０）の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、前記圧縮、前記燃焼、前記排気時における前記圧力センサの出力信号の平均値であることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記第１所定値は、随時収集されることを特徴とする請求項３〜５いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記判別部（３１）は、前記温度センサの出力信号が第２所定値以上である場合に、前記センサ部（１０）の出力信号が変化状態であると判別し、前記温度センサの出力信号が第２所定値より小さい場合に、前記センサ部（１０）の出力信号が一定状態であると判別することを特徴とする請求項２〜６いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第２所定値は前記温度センサの出力信号の平均値であり、前記判別部（３１）にて算出されることを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記第２所定値は、エンジン（５０）の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、前記圧縮、前記燃焼、前記排気時における前記温度センサの出力信号の平均値であることを特徴とする請求項８に記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記第２所定値は、随時収集されることを特徴とする請求項７〜９いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記センサ部（１０）は、エンジン（５０）のクランク角を測定するクランク角センサ（１９）を有し、
前記判別部（３１）は、前記センサ部（１０）の出力信号だけではなく、前記クランク角センサ（１９）の出力信号にも基づいて、前記センサ部（１０）の出力信号の状態を判別することを特徴とする請求項１〜１０いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１２】
前記センサ部（１０）は、薄肉部（１２）の形成された半導体基板（１１）と、前記薄肉部（１２）に形成されたゲージ抵抗（１３）と、を有し、
前記ゲージ抵抗（１３）として、前記薄肉部（１２）の歪量に応じて抵抗が上昇する２つの第１ゲージ抵抗（１４，１５）と、前記薄肉部（１２）の歪量に応じて抵抗が減少する２つの第２ゲージ抵抗（１６，１７）と、を有し、
定電流源若しくは定電圧源からグランドに向かって順に前記第１ゲージ抵抗（１４）と前記第２ゲージ抵抗（１６）とが直列接続された第１ハーフブリッジ回路と、定電流源若しくは定電圧源からグランドに向かって順に前記第２ゲージ抵抗（１７）と前記第１ゲージ抵抗（１５）とが直列接続された第２ハーフブリッジ回路と、によってフルブリッジ回路（１８）が構成され、
前記第１ハーフブリッジ回路の第１中点と前記第２ハーフブリッジ回路の第２中点それぞれの電位差が前記圧力センサの出力信号、前記定電流源と前記グランドとの間の電位差、若しくは、前記定電圧源と前記グランドとの間を流れる電流が前記温度センサの出力信号として、前記処理部（３０）に出力されることを特徴とする請求項１〜１１いずれか１項に記載のセンサ装置。
【請求項１３】
吸気管（６１）に形成された孔と自身の開口部が連通する筐体（７０）を有し、
該筐体（７０）内に前記センサ部（１０）が設けられ、前記センサ部（１０）が吸気管（６１）内を流れる空気に直接晒されなくなっていることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ部及び処理部を有し、エンジンの吸気量を算出するセンサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、エンジンの吸気管に設けられた吸気圧センサと、エンジンの運転状態に基づいて大気圧検出の実施条件が成立するか否かを判定する実施条件判定手段と、実施条件成立時にて吸気圧を取り込み、取り込んだ吸気圧に基づいて大気圧を求める大気圧検出手段と、を備える大気圧検出装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３４８８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に示される大気圧検出装置では、吸気管に取り付けられたスロットル弁の上流側に、吸気温を測定する吸気温センサが取り付けられ、その下流側に、吸気圧を測定する吸気圧センサが配設されている。特許文献１には記載されていないが、上記した各センサで測定される吸気温と吸気圧、及び、吸気弁を介して吸気管と連結された燃焼室の容積などに基づいて、燃焼室に吸気される空気量（吸気量）を算出することができる。しかしながら、吸気時にて吸気管と燃焼室とが連通されると、吸気管の中の温度が上昇し、吸気温が一時的に上昇する。この一時的な温度上昇は輻射熱などにより、吸気する際の空気の温度（吸気温）とは異なる。そのため、この吸気温に基づいて吸気量を算出した場合、その算出精度が低下する虞がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、吸気量の算出精度の低下が抑制されたセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、圧力センサ及び温度センサを有するセンサ部（１０）と、
該センサ部（１０）の出力信号を処理する処理部（３０）と、を有し、
センサ部（１０）が、エンジン（５０）の吸気管（６１）を流れる空気雰囲気下に設けられるセンサ装置であって、
処理部（３０）は、センサ部（１０）の出力信号に基づいて、センサ部（１０）の出力信号が変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する判別部（３１）と、センサ部（１０）の出力信号、及び、エンジン（５０）の燃焼室（５４）の容積を記憶する記憶部（３２）と、判別部（３１）の出力信号、及び、記憶部（３２）に記憶されたセンサ部（１０）の出力信号と燃焼室（５４）の容積に関わる係数に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する算出部（３３）と、を有し、
算出部（３３）は、変化状態における圧力センサの出力信号、一定状態における温度センサの出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出することを特徴とする。
【０００７】
４サイクルエンジンの場合、吸気、圧縮、膨張、排気の４工程で１サイクルを成している。そして、上記４工程の内、吸気管と燃焼室とが連通されるのは吸気工程のみであり、他の３工程では吸気管（６１）と燃焼室（５４）との連通は断たれる。したがって、吸気管（６１）の温度（吸気温）は、吸気工程にて急激に上昇し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで減少し、終には吸気時にて吸い込まれる空気とほぼ同一の温度になり、一定状態となる。また、吸気管（６１）の圧力（吸気圧）は、吸気工程にて急激に減少し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで上昇し、終には大気圧とほぼ同一の圧力になり、一定状態となる。
【０００８】
これに対して、本発明では、算出部（３３）が、変化状態における圧力センサの出力信号、一定状態における温度センサの出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に関わる係数に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する。これはつまり、算出部（３３）は、吸気工程における圧力センサの出力信号、圧縮、膨張、排気いずれかの工程における温度センサの出力信号、及び、燃焼室（５４）の容積に基づいて、エンジン（５０）の吸気量を算出する、と換言することができる。以上によれば、吸気管（６１）と燃焼室（５４）との連通による温度上昇分が、吸気量の算出時に用いられる吸気温に含まれないので、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【０００９】
請求項２に記載のように、判別部（３１）は、センサ部（１０）の出力信号を順次サンプリングし、順次サンプリングした出力信号に基づいて、センサ部（１０）の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する構成が好適である。
【００１０】
吸気工程では圧力センサの出力信号が他の３工程よりも低く、温度センサの出力信号が他の３工程よりも高い。そのため、請求項２に記載の発明によれば、吸気工程と他の３工程とを明確に区別することができる。
【００１１】
なお、請求項２に記載の構成の場合、請求項３に記載のように、判別部（３１）は、圧力センサの出力信号が第１所定値以下である場合に、センサ部（１０）の出力信号が変化状態であると判別し、圧力センサの出力信号が第１所定値より大きい場合に、センサ部（１０）の出力信号が一定状態であると判別する構成を採用することができる。
【００１２】
そして、請求項３に記載の構成においては、例えば請求項４に記載のように、第１所定値は圧力センサの出力信号の平均値であり、判別部（３１）にて算出される構成を採用することができる。
【００１３】
これによれば、第１所定値を大気圧と設定した場合とは異なり、エンジン（５０）の運転状態によって変動可能性のある、吸気管（６１）内の圧力に近い値に基づいて、吸気量を算出することができる。そのため、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００１４】
更に言えば、請求項５に記載のように、第１所定値は、エンジン（５０）の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、圧縮、燃焼、排気時における圧力センサの出力信号の平均値である構成が良い。
【００１５】
上記したように、吸気圧は、吸気工程にて急激に減少し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで上昇して、大気圧とほぼ同一の圧力になる。これに対して、請求項５に記載の発明では、吸気時に吸い込まれる空気と同一の圧力へと変化する圧縮、燃焼、排気時におけるセンサ部（１０）の出力信号の平均値を算出している。このように、急激に圧力の変化する吸気時のセンサ部（１０）の出力信号を、平均値の算出にて用いないので、所定値を、吸気時に吸い込まれる空気の圧力により近づけることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載のように、第１所定値は、随時収集される構成が好ましい。これによれば、第１所定値を随時更新する構成と比べて、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００１７】
請求項７に記載のように、判別部（３１）は、温度センサの出力信号が第２所定値以上である場合に、センサ部（１０）の出力信号が変化状態であると判別し、温度センサの出力信号が第２所定値より小さい場合に、センサ部（１０）の出力信号が一定状態であると判別する構成を採用することができる。
【００１８】
そして、請求項７に記載の構成においては、例えば請求項８に記載のように、第２所定値は温度センサの出力信号の平均値であり、判別部（３１）にて算出される構成を採用することができる。
【００１９】
これによれば、第２所定値を外気温と設定した場合とは異なり、エンジン（５０）の運転状態によって変動可能性のある、吸気管（６１）内の温度に近い値に基づいて、吸気量を算出することができる。そのため、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００２０】
更に言えば、請求項９に記載のように、第２所定値は、エンジン（５０）の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、圧縮、燃焼、排気時における温度センサの出力信号の平均値である構成が良い。
【００２１】
上記したように、吸気温は、吸気工程にて急激に上昇し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで減少して、吸気時にて吸い込まれる空気とほぼ同一の温度になる。これに対して、請求項９に記載の発明では、吸気時に吸い込まれる空気と同一の温度へと変化する圧縮、燃焼、排気時におけるセンサ部（１０）の出力信号の平均値を算出している。このように、急激に温度の変化する吸気時のセンサ部（１０）の出力信号を、平均値の算出にて用いないので、所定値を、吸気時に吸い込まれる空気の温度により近づけることができる。
【００２２】
また、請求項１０に記載のように、第２所定値は、随時収集される構成が好ましい。これによれば、第２所定値を随時更新する構成と比べて、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００２３】
請求項１１に記載のように、センサ部（１０）は、エンジン（５０）のクランク角を測定するクランク角センサ（１９）を有し、判別部（３１）は、センサ部（１０）の出力信号だけではなく、クランク角センサ（１９）の出力信号にも基づいて、センサ部（１０）の出力信号の状態を判別する構成が良い。これによれば、センサ部の出力信号だけに基づいて、センサ部の出力信号の状態を判別する構成と比べて、より正確に、センサ部（１０）の出力信号の状態を判別することができる。
【００２４】
請求項１２に記載のように、センサ部（１０）は、薄肉部（１２）の形成された半導体基板（１１）と、薄肉部（１２）に形成されたゲージ抵抗（１３）と、を有し、ゲージ抵抗（１３）として、薄肉部（１２）の歪量に応じて抵抗が上昇する２つの第１ゲージ抵抗（１４，１５）と、薄肉部（１２）の歪量に応じて抵抗が減少する２つの第２ゲージ抵抗（１６，１７）と、を有し、定電流源若しくは定電圧源からグランドに向かって順に第１ゲージ抵抗（１４）と第２ゲージ抵抗（１６）とが直列接続された第１ハーフブリッジ回路と、定電流源若しくは定電圧源からグランドに向かって順に第２ゲージ抵抗（１７）と第１ゲージ抵抗（１５）とが直列接続された第２ハーフブリッジ回路と、によってフルブリッジ回路（１８）が構成され、第１ハーフブリッジ回路の第１中点と第２ハーフブリッジ回路の第２中点それぞれの電位差が圧力センサの出力信号、定電流源とグランドとの間の電位差、若しくは、定電圧源とグランドとの間を流れる電流が温度センサの出力信号として、処理部（３０）に出力される構成が好ましい。これによれば、センサ部が、圧力センサと温度センサそれぞれを独立して有する構成と比べて、センサ部（１０）の体格の増大が抑制される。
【００２５】
請求項１３に記載のように、吸気管（６１）に形成された孔と自身の開口部が連通する筐体（７０）を有し、該筐体（７０）内にセンサ部（１０）が設けられ、センサ部（１０）が吸気管（６１）内を流れる空気に直接晒されなくなっている構成が良い。これによれば、突発的な圧力がセンサ部（１０）に印加されることが抑制されるため、センサ部（１０）の耐久性の低下、及び、測定精度の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】センサ装置がエンジンの吸気管に取り付けられた状態を示す断面図である。
【図２】４サイクルエンジンの１サイクルにおける吸気圧と吸気温の振る舞いを示すグラフ図である。
【図３】センサ部を説明する上面図である。
【図４】ゲージ抵抗によって構成されるフルブリッジ回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るセンサ装置が４サイクルエンジンの吸気管に設置された場合の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４に基づいて、本実施形態に係るセンサ装置を説明する。図１に示すように、センサ装置１００は、要部として、センサ部１０と、センサ部１０の出力信号を処理する処理部３０と、を有する。センサ部１０は、エンジン５０の吸気管６１を流れる空気雰囲気下にあり、吸気管６１を流れる空気の圧力と温度とを測定する機能を果たす。処理部３０は、センサ部１０の出力信号に基づいて、エンジン５０の燃焼室５４が吸い込む空気量を算出する。
【００２８】
以下、センサ装置１００を説明する前に、センサ装置１００が設置されるエンジン５０について説明する。図１に示すように、エンジン５０は、運動機関として、動力を他機関に伝えるクランクシャフト５１と、シリンダ５２内を上下動するピストン５３と、ピストン５３とクランクシャフト５１とを連結して、燃焼室５４内の爆発によるピストン５３の上下運動をクランクシャフト５１の回転運動に変換する連結棒５５と、クランクシャフト５１と連動して上下動する吸気弁５６及び排気弁５７と、を有する。上記した燃焼室５４は、吸気弁５６、排気弁５７、ピストン５３、及び、シリンダ５２によって構成され、その内部に、火花を燃焼室５４に発生する点火プラグ５８が設けられ、その外部に、霧状の燃料を燃焼室５４に噴射するインジェクタ５９が設けられている。これら、点火プラグ５８及びインジェクタ５９は、制御部６０によって制御される。図１に示すように、燃焼室５４は、吸気弁５６を介して吸気管６１に連結され、排気弁５７を介して排気管６２に連結されている。吸気弁５６が開状態となることで、燃焼室５４と吸気管６１が連通され、吸気弁５６が閉状態になることで、燃焼室５４と吸気管６１との連通が断たれる。また、排気弁５７が開状態となることで、燃焼室５４と排気管６２が連通され、排気弁５７が閉状態になることで、燃焼室５４と排気管６２との連通が断たれる。上記した吸気管６１の内部には、ユーザーの操作によって開度が調整されるスロットル弁６３が設けられている。
【００２９】
本実施形態に係るエンジン５０は、吸気、圧縮、膨張、排気の４工程で１サイクルを成す４サイクルエンジンである。吸気工程にて、ピストン５３は上死点から下死点へと運動する下運動を行い、クランクシャフト５１は半回転する。また、圧縮工程にて、ピストン５３は下死点から上死点へと運動する上運動を行い、クランクシャフト５１は更に半回転して１回転する。そして、膨張工程にて、ピストン５３は下運動を行い、クランクシャフト５１は半回転し、排気工程にて、ピストン５３は上運動を行い、クランクシャフト５１は更に半回転して１回転する。このように、上記した４工程にて、ピストン５３は２回上下動し、クランクシャフト５１は２回転する。
【００３０】
吸気工程にて、ピストン５３が下運動して燃焼室５４の容積が増大する際、吸気弁５６が開き、スロットル弁６３の開度とピストン５３の速さ（負圧）に応じた空気が燃焼室５４に吸入されると共に、霧状の燃料がインジェクタ５９から燃焼室５４に吸入される。次いで、圧縮工程にて、ピストン５３が上運動して燃焼室５４の容積が減少する際、吸気弁５６が閉じ、空気と燃料とが混合されて成る混合気体が圧縮される。膨張行程にて、点火プラグ５８から火花が発生され、燃焼室５４内にて爆発が発生する。この爆発によって、ピストン５３は下運動を行い、再び、燃焼室５４内の容積が増大する。排気工程にて、ピストン５３が上運動して燃焼室５４の容積が減少する際、排気弁５７が開き、燃焼室５４内に溜まった排気ガスが排気管６２へと放出される。
【００３１】
以上、示したように、上記した４工程の内、吸気管６１と燃焼室５４とが連通されるのは吸気工程のみであり、他の３工程では吸気管６１と燃焼室５４との連通は断たれる。したがって、図２に実線で示すように、吸気管６１の温度（吸気温）は、燃焼室５４内の温度のために、吸気工程にて急激に上昇し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで減少し、終には吸気時にて吸い込まれる空気と同一の温度になり、一定状態となる。また、図２に破線で示すように、吸気管６１の圧力（吸気圧）は、ピストン５３の下運動のために、吸気工程にて急激に減少し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで上昇し、終には大気圧とほぼ同一の圧力になり、一定状態となる。
【００３２】
次に、センサ装置１００について詳説する。上記したように、センサ装置１００は、センサ部１０及び処理部３０を有する。本実施形態に係るセンサ装置１００は、これらの他に、センサ部１０を収納する筐体７０を有する。
【００３３】
図３に示すように、センサ部１０は、薄肉部１２の形成された半導体基板１１と、薄肉部１２に形成されたゲージ抵抗１３と、を有する。ゲージ抵抗１３として、薄肉部１２の歪量に応じて抵抗が上昇する２つの第１ゲージ抵抗１４，１５と、薄肉部１２の歪量に応じて抵抗が減少する２つの第２ゲージ抵抗１６，１７と、を有する。図４に示すように、第１ゲージ抵抗１４と第２ゲージ抵抗１６とが、定電流源からグランドに向かって順に直列接続されて第１ハーフブリッジ回路が構成され、第２ゲージ抵抗１７と第１ゲージ抵抗１５とが、定電流源からグランドに向かって順に直列接続されて第２ハーフブリッジ回路が構成され、これら２つのハーフブリッジ回路によって、フルブリッジ回路１８が構成されている。第１ハーフブリッジ回路の第１中点と第２ハーフブリッジ回路の第２中点それぞれの電位差が圧力測定信号、定電流源とグランドとの間の電位差が温度測定信号として、処理部３０に出力される。このように、センサ部１０は、圧力センサと温度センサの両方の機能を兼ね備えたセンサとなっている。ちなみに、上記した圧力測定信号が、特許請求の範囲に記載の圧力センサの出力信号に相当し、温度測定信号が、特許請求の範囲に記載の温度センサの出力信号に相当する。
【００３４】
本実施形態に係るセンサ部１０は、エンジン５０のクランク角を測定するクランク角センサ１９を有する。図１に示すように、クランクシャフト５１は歯車形状を成し、歯が３０°間隔で形成され、歯の一つが欠けている。クランク角センサ１９は、クランクシャフト５１の歯が自身の前を通過する毎にＨｉ信号を出力し、その出力信号を処理部３０に出力する。処理部３０は、クランクシャフト５１からＨｉ信号が出力されるタイミングにて、上記した圧力測定信号、及び、温度測定信号をサンプリングする。
【００３５】
処理部３０は、センサ部１０の出力信号に基づいて、センサ部１０の出力信号が変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する判別部３１と、センサ部１０の出力信号、及び、エンジンの燃焼室５４の容積を記憶する記憶部３２と、判別部３１の出力信号、及び、記憶部３２に記憶されたセンサ部１０の出力信号と燃焼室５４の容積に基づいて、エンジン５０の吸気量を算出する算出部３３と、を有する。
【００３６】
判別部３１は、センサ部１０の出力信号を順次サンプリングし、順次サンプリングした出力信号に基づいて、センサ部１０の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する。具体的に言えば、判別部３１は、圧力測定信号が第１所定値以下であり、温度測定信号の出力信号が第２所定値以上である場合に、センサ部１０の出力信号が変化状態であると判別し、圧力測定信号が第１所定値より大きく、温度測定信号の出力信号が第２所定値より小さい場合に、センサ部１０の出力信号が一定状態であると判別する。
【００３７】
第１所定値は圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は温度測定信号の平均値である。第１所定値は、エンジン５０の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、圧縮、燃焼、排気時における圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は、圧縮、燃焼、排気時における温度測定信号の平均値である。第１所定値及び第２所定値は、エンジンの吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルが終わる毎に判別部３１にて算出され、随時収集される。
【００３８】
判別部３１には、制御部６０を介して、クランク角センサ１９の出力信号が入力される。上記したように、クランクシャフト５１は歯車形状を成し、歯の一つが欠けている。そのため、クランクシャフト５１が１回転した場合、クランク角センサ１９の出力信号に、Ｈｉ信号の周期が２倍となった信号が含まれる。この２倍周期を検出することで、判別部３１は、エンジン５０が吸気、圧縮、燃焼、排気のいずれの工程にあるのか、換言すれば、センサ部１０の出力信号の状態がどのようになっているのか、を判別する。このように、判別部３１は、センサ部１０の出力信号だけではなく、クランク角センサ１９の出力信号にも基づいて、センサ部１０の出力信号の状態を判別する。本実施形態に係る判定部３１は、センサ部１０の出力信号が変化状態にあると判断した場合、Ｈｉ信号を出力し、一定状態であると判断した場合、Ｌｏ信号を出力する。
【００３９】
記憶部３２は、センサ部１０の出力信号を順次記憶し、且つ、吸気工程における燃焼室５４の容積に関わる係数を記憶する。本実施形態では、センサ部１０の出力信号と共に、判定部３１の出力信号も記憶し、吸気量を算出するのに必要な物理量（例えば気体定数Ｒ）も記憶する。
【００４０】
算出部３３は、変化状態における圧力測定信号、一定状態における温度測定信号、及び、燃焼室５４の容積を記憶部３２から取出し、これら取り出した値とボイル＝シャルルの法則に基づいて、エンジン５０の吸気量を算出する。なお、変化状態における圧力測定信号とは、判定部３１の出力信号がＨｉ信号である時の圧力測定信号であり、一定状態における温度測定信号とは、判定部３１の出力信号がＬｏ信号である時の温度測定信号である。
【００４１】
筐体７０は、内部空間にセンサ部１０を収納し、自身の内側に処理部３０を収納するものである。筐体７０には、上記した内部空間と外部とを連通する開口部が形成され、この開口部が、吸気管６１に形成された孔部と連通されている。これにより、筐体７０内に吸気管６１の空気が流れ込み、センサ部１０が間接的に吸気管６１の空気に晒される。なお、図１に示すように、上記した吸気管６１の孔部は、スロットル弁６３の下流側に位置している。
【００４２】
次に、本実施形態に係るセンサ装置１００の作用効果を説明する。上記したように、算出部３３は、変化状態における圧力測定信号、一定状態における温度測定信号、及び、燃焼室５４の容積に基づいて、エンジン５０の吸気量を算出する。これはつまり、算出部３３は、吸気工程における圧力測定信号、圧縮、膨張、排気いずれかの工程における温度測定信号、及び、燃焼室５４の容積に基づいて、エンジン５０の吸気量を算出する、と換言することができる。以上によれば、吸気管６１と燃焼室５４との連通による温度上昇分が、吸気量の算出時に用いられる吸気温に含まれない。そのため、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００４３】
判別部３１は、センサ部１０の出力信号を順次サンプリングし、順次サンプリングした出力信号に基づいて、センサ部１０の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する。
【００４４】
これによれば、吸気工程では圧力測定信号が他の３工程よりも低く、温度測定信号が他の３工程よりも高いので、吸気工程と他の３工程とを明確に区別することができる。
【００４５】
判別部３１は、圧力測定信号が第１所定値以下であり、温度測定信号の出力信号が第２所定値以上である場合に、センサ部１０の出力信号が変化状態であると判別し、圧力測定信号が第１所定値より大きく、温度測定信号の出力信号が第２所定値より小さい場合に、センサ部１０の出力信号が一定状態であると判別する。そして、第１所定値は圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は温度測定信号の平均値である。
【００４６】
これによれば、第１所定値を大気圧、第２所定値を外気温と設定した場合とは異なり、エンジン５０の運転状態によって変動可能性のある、吸気管６１内の圧力と温度とに近い値に基づいて、吸気量を算出することができる。そのため、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００４７】
第１所定値は、エンジン５０の吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルの内、圧縮、燃焼、排気時における圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は、圧縮、燃焼、排気時における温度測定信号の平均値である。
【００４８】
上記したように、吸気温は、吸気工程にて急激に上昇し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで減少して、吸気時にて吸い込まれる空気と同一の温度になる。また、吸気圧は、吸気工程にて急激に減少し、圧縮、膨張、排気と各工程を経ることで上昇して、大気圧と同一の圧力になる。これに対して、本実施形態では、吸気時に吸い込まれる空気と同一の温度及び圧力へと変化する圧縮、燃焼、排気時における圧力測定信号と温度測定信号の平均値を算出している。このように、急激に温度と圧力の変化する吸気時の圧力測定信号と温度測定信号を平均値の算出にて用いない。そのため、所定値を、吸気時に吸い込まれる空気の温度と圧力により近づけることができる。
【００４９】
第１所定値及び第２所定値は、エンジンの吸気、圧縮、燃焼、排気の１サイクルが終わる毎に判別部３１にて算出され、随時収集される。これによれば、第１所定値及び第２所定値を随時更新する構成と比べて、吸気量の算出精度の低下が抑制される。
【００５０】
判別部３１は、センサ部１０の出力信号だけではなく、クランク角センサ１９の出力信号にも基づいて、センサ部１０の出力信号の状態を判別する。これによれば、センサ部の出力信号だけに基づいて、センサ部の出力信号の状態を判別する構成と比べて、より正確に、センサ部１０の出力信号の状態を判別することができる。
【００５１】
センサ部１０は、圧力センサと温度センサの両方の機能を兼ね備えたセンサとなっている。これによれば、センサ部が、圧力センサと温度センサそれぞれを独立して有する構成と比べて、センサ部１０の体格の増大が抑制される。
【００５２】
筐体７０は、内部空間にセンサ部１０が収納され、筐体７０の開口部が吸気管６１に形成された孔部と連通されることで、筐体７０内に吸気管６１の空気が流れ込み、センサ部１０が間接的に吸気管６１の空気に晒されている。これによれば、突発的な圧力がセンサ部１０に印加されることが抑制されるため、センサ部１０の耐久性の低下、及び、測定精度の低下が抑制される。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５４】
本実施形態では特に言及しなかったが、図２に示すように、吸気工程での吸気圧は状態が不定なので、吸気工程にて吸気圧を算出する際、複数の吸気圧に基づいて吸気量を算出すると良い。
【００５５】
本実施形態では、第１ゲージ抵抗１４と第２ゲージ抵抗１６とが、定電流源からグランドに向かって順に直列接続されて第１ハーフブリッジ回路が構成され、第２ゲージ抵抗１７と第１ゲージ抵抗１５とが、定電流源からグランドに向かって順に直列接続されて第２ハーフブリッジ回路が構成され、これら２つのハーフブリッジ回路によって、フルブリッジ回路１８が構成された例を示した。しかしながら、第１ゲージ抵抗１４と第２ゲージ抵抗１６とが、定電圧源からグランドに向かって順に直列接続されて第１ハーフブリッジ回路が構成され、第２ゲージ抵抗１７と第１ゲージ抵抗１５とが、定電圧源からグランドに向かって順に直列接続されて第２ハーフブリッジ回路が構成され、これら２つのハーフブリッジ回路によって、フルブリッジ回路１８が構成されても良い。この場合、定電圧源とグランドとの間を流れる電流が温度測定信号として、処理部３０に出力される。
【００５６】
本実施形態では、センサ部１０が、圧力センサと温度センサの両方の機能を兼ね備えたセンサである例を示した。しかしながら、センサ部１０が、圧力センサと温度センサそれぞれを独立して有する構成を採用することもできる。
【００５７】
本実施形態では、制御部６０と処理部３０とが別部材である例を示した。しかしながら、制御部６０が、処理部３０の少なくとも一部の機能を兼ねる構成を採用することもできる。
【００５８】
本実施形態では、判別部３１は、圧力測定信号が第１所定値以下であり、温度測定信号の出力信号が第２所定値以上である場合に、センサ部１０の出力信号が変化状態であると判別し、圧力測定信号が第１所定値より大きく、温度測定信号の出力信号が第２所定値より小さい場合に、センサ部１０の出力信号が一定状態であると判別する例を示した。しかしながら、判別部３１は、圧力測定信号の変化量が第３所定値以下であり、温度測定信号の出力信号の変化量が第４所定値以上である場合に、センサ部１０の出力信号が変化状態であると判別し、圧力測定信号が第３所定値より大きく、温度測定信号の出力信号が第４所定値より小さい場合に、センサ部１０の出力信号が一定状態であると判別しても良い。なお、第３所定値と第４所定値は０に近い値である。
【００５９】
本実施形態では、第１所定値が圧縮、燃焼、排気時における圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は、圧縮、燃焼、排気時における温度測定信号の平均値である例を示した。しかしながら、第１所定値が吸気、圧縮、燃焼、排気時における圧力測定信号の平均値であり、第２所定値は吸気、圧縮、燃焼、排気時における温度測定信号の平均値であっても良い。
【００６０】
本実施形態では、センサ部１０がクランク角センサ１９を有する例を示した。しかしながら、センサ部１０は、クランク角センサ１９を有していなくとも良い。
【００６１】
本実施形態では、圧力測定信号と温度測定信号とに基づいて、センサ部１０の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別する例を示した。しかしながら、圧力測定信号と温度測定信号いずれかに基づいて、センサ部１０の出力信号の振る舞いが変化状態にあるのか、一定状態にあるのかを判別しても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・センサ部
３０・・・処理部
３１・・・判別部
３２・・・記憶部
３３・・・算出部
５０・・・エンジン
５４・・・燃焼室
６１・・・吸気管
１００・・・センサ装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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