(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体の物理量を検出し検出信号を出力する物理量検出センサと、
前記検出信号を用いて前記検出信号の進み補償に用いる進み補償量を算出する補償量算出部と、
前記進み補償量の時間変化量である偏差に基づいて前記進み補償量を調整するゲイン制御部とを備える物理量検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記ゲイン制御部は、前記偏差が所定値以上であった場合に、前記進み補償量をゼロとする物理量検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記偏差は、前記進み補償量の移動平均を利用する物理量検出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記ゲイン制御部は、前記検出信号を用いて判定された前記物理量検出センサの状態の判定結果を用いて前記進み補償量を調整する物理量検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の物理量検出装置において、
前記物理量検出センサの出力ノイズを低減するためのノイズ減衰処理部をさらに備え、
前記物理量検出センサの状態は、前記ノイズ減衰処理部により発生する遅れ量、および前記進み補償量に基づき判定される物理量検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の物理量検出装置において、
前記進み補償量に基づく判定は、前記進み補償量とヒステリシス特性を有する閾値との大小関係の判定である物理量検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載の物理量検出装置において、
前記物理量検出センサの状態が変化した際の前記検出信号を状態変化時信号として保持する記憶部と、
最新の前記検出信号と前記状態変化時信号との差に応じて前記ゲイン制御部が使用する第１のゲインを決定する第１ゲイン係数算出部とを備える物理量検出装置。
【請求項８】
請求項５に記載の物理量検出装置において、
前記物理量検出センサの状態が変化した時刻からの経過時間に応じて、前記ゲイン制御部が使用する第２のゲインを決定する第２ゲイン係数算出部を備える物理量検出装置。
【請求項９】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記補償量算出部は、前記検出信号が増加傾向にある場合と減少傾向にある場合とで異なるゲインを設定する物理量検出装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記物理量は温度であり、
前記被計測流体の流量を検出する流量センサをさらに備え、
前記補償量算出部は前記流量センサの出力に基づいて前記進み補償量の算出に用いるゲインを変更する物理量検出装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の物理量検出装置において、
前記ゲイン制御部が調整した前記進み補償量を用いて補正された前記流量センサの温度を用いて前記流量センサの温度特性を補正する物理量検出装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の物理量検出装置において、
前記物理量検出センサ、前記補償量算出部、および前記ゲイン制御部は、同一のガラスエポキシ樹脂製の基板に搭載される物理量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両を制御するためには、様々な物理量を高精度に測定する必要がある。しかし車両内では熱やノイズなどの物理量の高精度な測定を困難にする問題がある。特許文献１には、吸気流の一部を取込む開口部を有する副通路と、前記副通路内に設けられた流量検出素子と、前記流量検出素子と電気的に接続された電子回路と、前記電子回路を配置する回路実装板と、を有し、少なくとも前記回路実装板の一部を収納する筐体とを備えた吸気温度センサにおいて、前記副通路外部に設けられた吸気温度検出素子と、前記吸気温度検出素子の取付け部周辺の温度を検出する温度センサと、を有し、前記温度センサの出力および前記流量検出素子の出力に基づいて前記吸気温度検出素子の出力を補正する手段を有することを特徴とする吸気温度センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１５９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された構成では複数のセンサを備えることが要件であり、装置の大型化やコスト増大の問題がある。単一のセンサを用いた補正として進み補償が考えられるが、周囲環境やＥＭＣノイズの影響による信号急変時に過補正を生じさせてしまう問題が想定される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様による物理量検出装置は、被計測流体の物理量を検出し検出信号を出力する物理量検出センサと、前記検出信号を用いて前記検出信号の進み補償に用いる進み補償量を算出する補償量算出部と、前記進み補償量の時間変化量である偏差に基づいて前記進み補償量を調整するゲイン制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、過補正を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】内燃機関制御システムＳの構成図
【図２−１】物理量検出装置３００の断面図
【図２−２】異なる構成による物理量検出装置３００の断面図
【図３】物理量検出装置３００の回路図
【図４】実施の形態におけるマイコン４１５の機能ブロック図
【図５】補償量算出部７１０のゲイン特性の一例を示す図
【図６−１】吸入空気の熱応答時における補正前温度ＴＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔの時系列変化を示す図
【図６−２】外乱発生時における補正前温度ＴＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔの時系列変化を示す図
【図６−３】被計測流体３０の温度が穏やかに連続的に変化する場合における補正前温度ＴＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔの時系列変化を示す図
【図６−４】補正前温度ＴＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔにおける出力シフトの問題点を示す図
【図７】状態判定部７５０の機能構成図
【図８−１】熱応答の開始時におけるＬＰＦ遅れ判定部７５１の入出力を示す図
【図８−２】図８−１における入出力の差分を示す図
【図９】応答補償量判定部７５２の出力を説明する図
【図１０】状態選択部７５３によるフィルタの選択を示す図
【図１１】ゲイン制御部７３０の機能ブロック図
【図１２−１】第１ゲイン係数算出部７５６の入出力関係の一例を示す図
【図１２−２】第２ゲイン係数算出部７５７の入出力関係の一例を示す図
【図１３】変形例１におけるマイコン４１５の機能ブロック図
【図１４】変形例１におけるゲイン制御部７３０の機能ブロック図
【図１５】第３ゲイン係数算出部７５８の入出力関係の一例を示す図
【図１６】変形例２において湿度センサの出力値を補正する場合のマイコン４１５の機能ブロック図
【図１７】変形例２において流量センサの出力値を補正する場合のマイコン４１５の機能ブロック図
【図１８】流量特性調整部７６０の特徴を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
―実施の形態―
以下、図１〜図１２−２を参照して、本発明に係る物理量検出装置の実施の形態を説明する。以下に説明する発明を実施するための形態は、実際の製品として要望されている種々の課題を解決しており、特に車両の吸入空気の物理量を検出する検出装置として使用するために望ましい色々な課題を解決し、種々の効果を奏している。下記実施の形態が解決している色々な課題の内の一つが、上述した発明が解決しようとする課題の欄に記載した内容であり、また下記実施の形態が奏する種々の効果のうちの１つが、発明の効果の欄に記載された効果である。下記実施の形態が解決している色々な課題について、さらに下記実施の形態により奏される種々の効果について、下記実施の形態の説明の中で述べる。したがって、下記実施の形態の中で述べる実施の形態が解決している課題や効果は、発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄の内容以外の内容についても記載されている。
【０００９】
１.  内燃機関制御システムＳ
図１は、本発明に係る物理量検出装置３００を含む電子燃料噴射方式の内燃機関制御システムＳの構成図である。内燃機関制御システムＳでは、被計測流体３０である吸入空気は、エンジンシリンダ１１２とエンジンピストン１１４を備える内燃機関１１０の動作に基づき以下のように移動する。すなわち被計測流体３０は、まずエアクリーナ１２２から吸入され、主通路１２４であるたとえば吸気ボディ、スロットルボディ１２６、および吸気マニホールド１２８を介してエンジンシリンダ１１２の燃焼室に導かれる。
【００１０】
被計測流体３０の物理量は、物理量検出装置３００で検出される。燃料噴射弁１５２は、物理量検出装置３００が検出した物理量に基づき燃料を供給する。燃料噴射弁１５２が供給する燃料は、吸入空気と共に混合気の状態で燃焼室に導かれ、燃焼されることで機械エネルギを発生する。燃料噴射弁１５２はたとえば内燃機関の吸気ポートに設けられ、吸気ポートに噴射された燃料が吸入空気である被計測流体３０とともに混合気を成形し、吸気弁１１６を介して燃焼室に導かれる。
【００１１】
燃焼室に導かれた燃料および空気は、燃料と空気の混合状態を成しており、点火プラグ１５４の火花着火により、爆発的に燃焼して機械エネルギを発生する。燃焼後の気体は排気弁１１８から排気管に導かれ、排気ガス２４として排気管から車外に排出される。燃焼室に導かれる吸入空気である被計測流体３０の流量は、アクセルペダルの操作に基づいてその開度が変化するスロットルバルブ１３２により制御される。燃料の供給量は、燃焼室に導かれる吸入空気の流量に基づいて制御される。運転者はスロットルバルブ１３２の開度を制御して燃焼室に導かれる吸入空気の流量を制御することにより、内燃機関が発生する機械エネルギを制御することができる。
【００１２】
１.１  内燃機関制御システムＳの制御の概要
エアクリーナ１２２から取り込まれ主通路１２４を流れる吸入空気である被計測流体３０の流量、温度、湿度、圧力などの物理量が物理量検出装置３００により検出される。物理量検出装置３００から吸入空気の物理量を表す電気信号が制御装置２００に入力される。スロットルバルブ１３２の開度を計測するスロットル角度センサ１４４の出力が制御装置２００に入力される。内燃機関のエンジンピストン１１４、吸気弁１１６、および排気弁１１８の位置や状態が制御装置２００に入力される。制御装置２００にはさらに、内燃機関の回転速度を計測するために、回転角度センサ１４６の出力が入力される。排気ガス２４の状態から燃料量と空気量との混合比の状態を計測するために、酸素センサ１４８の出力が制御装置２００に入力される。
【００１３】
制御装置２００は、物理量検出装置３００の出力である吸入空気の物理量と、回転角度センサ１４６の出力に基づき計測された内燃機関の回転速度とに基づいて、燃料噴射量や点火時期を演算する。これら演算結果に基づいて、燃料噴射弁１５２から供給される燃料量や、点火プラグ１５４により点火される点火時期が制御される。燃料供給量や点火時期は、実際にはさらに物理量検出装置３００で検出される温度やスロットル角度の変化状態、エンジン回転速度の変化状態、酸素センサ１４８で計測された空燃比の状態に基づいて、きめ細かく制御される。制御装置２００は、さらに内燃機関のアイドル運転状態において、スロットルバルブ１３２をバイパスする空気量をアイドルエアコントロールバルブ１５６により制御し、アイドル運転状態での内燃機関の回転速度を制御する。
【００１４】
１.２  物理量検出装置３００の検出精度向上の重要性と物理量検出装置３００の搭載環境
内燃機関の主要な制御量である燃料供給量や点火時期はいずれも物理量検出装置３００の出力を主パラメータとして演算される。そのため、物理量検出装置３００の検出精度の向上、経時変化の抑制、および信頼性の向上が、車両の制御精度の向上や信頼性の確保に関して重要である。
【００１５】
特に近年は車両の省燃費に関する要望が非常に高く、また排気ガス浄化に関する要望が非常に高い。これらの要望に応えるには、物理量検出装置３００により検出される吸入空気の物理量の検出精度の向上が極めて重要である。また、物理量検出装置３００が高い信頼性を維持していることも大切である。
【００１６】
物理量検出装置３００が搭載される車両は、温度や湿度の変化が大きい環境で使用される。物理量検出装置３００は、その使用環境における温度や湿度の変化への対応や、塵埃や汚染物質などへの対応も、考慮されていることが望ましい。また、物理量検出装置３００は、内燃機関からの発熱の影響を受ける吸気管に装着される。このため、内燃機関の発熱が主通路１２４である吸気管を介して物理量検出装置３００に伝わる。物理量検出装置３００は、被計測流体３０と熱伝達を行うことにより被計測流体３０の流量を検出するので、外部からの熱の影響をできるだけ抑制することが重要である。
【００１７】
２.  物理量検出装置３００の構成
２.１  物理量検出装置３００の外観構造
図２−１は、物理量検出装置３００の断面図である。物理量検出装置３００は、ハウジング３０２を備えている。ハウジング３０２は、合成樹脂製材料をモールド成形することにより構成される。ハウジング３０２は、物理量検出装置３００を主通路１２４である吸気ボディに固定するためのフランジ３１１と、フランジ３１１から突出して外部機器との電気的な接続を行うためのコネクタを有する外部接続部３２１と、フランジ３１１から主通路１２４の中心に向かって突出するように延びる計測部３３１とを有している。
【００１８】
計測部３３１には、回路基板４００が設けられている。回路基板４００には、主通路１２４を流れる被計測流体３０の物理量を検出するための少なくとも一つの検出部と、検出部で検出した信号を処理するための回路部が設けられている。検出部は被計測流体３０に晒される位置に配置され、回路部は密閉された回路室に配置される。回路基板４００の材料には様々なものを用いることができ、たとえばガラスエポキシ樹脂製の材料は安価で加工が容易なので好適である。
【００１９】
計測部３３１には第１副通路３０５が形成される。計測部３３１の先端部には、吸入空気などの被計測流体３０の一部を第１副通路３０５に取り込むための第１副通路入口３０５ａと、第１副通路３０５から被計測流体３０を主通路１２４に戻すための第１副通路出口３０５ｂとが設けられている。第１副通路３０５の通路の途中には、回路基板４００の一部が突出しており、その突出部分には検出部である流量検出部６０２が配置されて、被計測流体３０の流量を検出する。
【００２０】
外部接続部３２１は、フランジ３１１の上面に設けられてコネクタを有している。コネクタには、制御装置２００との間を接続する通信ケーブルを差し込むための差し込み穴が設けられている。差し込み穴内には、外部端子が設けられている。外部端子は、物理量検出装置３００の計測結果である物理量の情報を出力するための端子および物理量検出装置３００が動作するための直流電力を供給するための電源端子となる。
【００２１】
２.２  物理量検出装置３００の外観構造に基づく効果
物理量検出装置３００は、フランジ３１１から主通路１２４の中心方向に向かって延びる計測部３３１の中間部に突出部４０３が設けられ、計測部３３１の先端部に第１副通路入口３０５ａが設けられている。したがって、主通路１２４の内壁面近傍ではなく、内壁面から離れた中央部に近い部分の気体を突出部４０３および第１副通路３０５にそれぞれ取り込むことができる。したがって、物理量検出装置３００は、主通路１２４の内壁面から離れた部分の気体の物理量を測定することができ、熱や内壁面近傍の流速低下に関係する物理量の計測誤差を低減できる。
【００２２】
２.３  回路基板４００の外観
回路部は、図示していない回路配線の上に、マイコン４１５、電源レギュレータ４１６、基板上温度センサ４２３、抵抗やコンデンサなどのチップ部品４１７などの電子部品が実装されて構成されている。
【００２３】
突出部４０３は、第１副通路３０５内に配置され、突出部４０３の表面である計測用流路面４３０が被計測流体３０の流れ方向に沿って延びる。突出部４０３の計測用流路面４３０には、流量検出部６０２が設けられている。流量検出部６０２は、被計測流体３０と熱伝達を行い、被計測流体３０の状態、たとえば被計測流体３０の流速を計測し、主通路１２４を流れる流量を表す電気信号を出力する。
【００２４】
２.４  温度検出部４５１の構造
ベース部４０２の上流側の端辺で且つ突出部４０３側の角部には、温度検出部４５１が設けられている。温度検出部４５１は、主通路１２４を流れる被計測流体３０の物理量を検出するための検出部の一つを構成するものであり、回路基板４００に設けられている。回路基板４００は、被計測流体３０の上流に向かって突出する突出部４５０を有しており、温度検出部４５１は、突出部４５０でかつ回路基板４００の裏面に設けられたチップ型の温度センサ４５３を有している。温度センサ４５３とその配線部分は、合成樹脂材で被覆されており、塩水の付着により電食が生ずるのを防いでいる。
【００２５】
図２−２は、物理量検出装置３００の異なる構成を示す外観図である。図２−１に示した構成では物理量検出装置３００が温度センサ４５３を有し、温度センサ４５３がチップ型であった。しかし物理量検出装置３００の構成は図２−１に示した構成に限定されず、たとえば図２−２に示すようにアキシャル型を用いてもよいし、さらに他の構成を用いてもよい。
【００２６】
３.  物理量検出装置３００の回路構成
３.１  物理量検出装置３００の回路構成の全体
図３は物理量検出装置３００の回路図である。物理量検出装置３００は、流量検出回路６０１と、温湿度検出回路７０１と、マイコン４１５と、電源レギュレータ４１６とを有する。
【００２７】
流量検出回路６０１は、発熱体６０８を有する流量検出部６０２と処理部６０４とを備えている。処理部６０４は、流量検出部６０２の発熱体６０８の発熱量を制御するとともに、流量検出部６０２の出力に基づいて流量を表す信号を、端子６６２を介してマイコン４１５に出力する。この処理を行うために、処理部６０４は、中央演算処理装置であるＣＰＵ６１２と、入力回路６１４と、出力回路６１６と、補正値や計測値と流量との関係を表すデータを保持するメモリ６１８と、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２とを備えている。電源回路６２２には車載バッテリなどの外部電源から、端子６６４と図示していないグランド端子を介して直流電力が供給される。
【００２８】
流量検出部６０２には被計測流体３０を熱するための発熱体６０８が設けられている。電源回路６２２から、発熱体６０８の電流供給回路を構成するトランジスタ６０６のコレクタに電圧Ｖ１が供給される。ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介してトランジスタ６０６のベースに制御信号が加えられる。この制御信号に基づいてトランジスタ６０６から端子６２４を介して発熱体６０８に電流が供給される。発熱体６０８に供給される電流量は、ＣＰＵ６１２から出力回路６１６を介してトランジスタ６０６に加えられる制御信号により制御される。なおこのトランジスタ６０６は、発熱体６０８の電流供給回路を構成する。処理部６０４は、発熱体６０８で熱せられることにより被計測流体３０の温度が当初の温度より所定温度、たとえば１００℃だけ高くなるように発熱体６０８の発熱量を制御する。
【００２９】
流量検出部６０２は、発熱体６０８の発熱量を制御するための発熱制御ブリッジ６４０と、流量を計測するための流量検知ブリッジ６５０と、を有している。発熱制御ブリッジ６４０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ３が端子６２６を介して供給され、発熱制御ブリッジ６４０の他端はグランド端子６３０に接続されている。また流量検知ブリッジ６５０の一端には、電源回路６２２から一定電圧Ｖ２が端子６２５を介して供給され、流量検知ブリッジ６５０の他端はグランド端子６３０に接続されている。
【００３０】
発熱制御ブリッジ６４０は、熱せられた被計測流体３０の温度に基づいて抵抗値が変化する測温抵抗体である抵抗６４２を有する。抵抗６４２、抵抗６４４、抵抗６４６、および抵抗６４８はブリッジ回路を構成している。抵抗６４２と抵抗６４６との交点Ａおよび抵抗６４４と抵抗６４８との交点Ｂの電位差が、端子６２７および端子６２８を介して入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は、交点Ａと交点Ｂとの電位差が所定値、たとえばゼロボルトになるようにトランジスタ６０６から供給される電流を制御して発熱体６０８の発熱量を制御する。
【００３１】
図３に記載の流量検出回路６０１は、被計測流体３０のもとの温度に対して一定温度、たとえば１００℃高くなるように発熱体６０８で被計測流体３０を加熱する。この加熱制御を高精度に行えるように、次のように発熱制御ブリッジ６４０を構成する各抵抗の抵抗値が設定されている。すなわち、発熱体６０８で温められた被計測流体３０の温度が当初の温度に対して常にある一定の温度、たとえば１００℃高くなったときに、交点Ａと交点Ｂ間の電位差がゼロボルトとなるように各抵抗の抵抗値が設定されている。したがって流量検出回路６０１のＣＰＵ６１２は、交点Ａと交点Ｂとの電位差がゼロボルトとなるよう発熱体６０８への供給電流を制御する。
【００３２】
流量検知ブリッジ６５０は、抵抗６５２、抵抗６５４、抵抗６５６、および抵抗６５８の４つの測温抵抗体で構成されている。これら４つの測温抵抗体は被計測流体３０の流れに沿って配置されている。抵抗６５２および抵抗６５４は、発熱体６０８に対して被計測流体３０の流路における上流側に配置されている。抵抗６５６および抵抗６５８は、発熱体６０８に対して被計測流体３０の流路における下流側に配置されている。また計測精度を上げるために、抵抗６５２および抵抗６５４は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。これとどうように、抵抗６５６と抵抗６５８は発熱体６０８までの距離が互いに略同じくなるように配置されている。
【００３３】
抵抗６５２と抵抗６５６との交点Ｃと、抵抗６５４と抵抗６５８との交点Ｄとの間の電位差が端子６３１と端子６３２を介して入力回路６１４に入力される。計測精度を高めるために、たとえば被計測流体３０の流れがゼロの状態で、交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差がゼロとなるように流量検知ブリッジ６５０の各抵抗が設定されている。したがって交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差が、たとえばゼロボルトの状態では、ＣＰＵ６１２は被計測流体３０の流量がゼロとの計測結果に基づき、主通路１２４の流量がゼロを意味する電気信号を端子６６２から出力する。
【００３４】
被計測流体３０が図３の矢印方向に流れている場合、すなわち図示上から下に向かって流れる場合に流量検知ブリッジ６５０の動作は次のようになる。上流側に配置されている抵抗６５２および抵抗６５４は、被計測流体３０によって冷却される。被計測流体３０の下流側に配置されている抵抗６５６および抵抗６５８は、発熱体６０８により暖められた被計測流体３０により温められるので温度が上昇する。
【００３５】
このため、流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間に電位差が発生し、この電位差が端子６３１と端子６３２を介して、入力回路６１４に入力される。ＣＰＵ６１２は流量検知ブリッジ６５０の交点Ｃと交点Ｄとの間の電位差に基づいて、メモリ６１８に記憶されている前述の電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータを検索し、主通路１２４の流量を求める。このようにして求められた主通路１２４の流量を表す電気信号が端子６６２を介して出力される。
【００３６】
メモリ６１８には、上記交点Ｃと交点Ｄとの電位差と主通路１２４の流量との関係を表すデータが記憶されている。メモリ６１８にはさらに、回路基板４００の生産後に、気体の実測値に基づいて求められた、ばらつきなどの測定誤差の低減のための補正データが記憶されている。
【００３７】
温湿度検出回路７０１は、基板上温度センサ４２３および湿度センサ４２２から検出信号が入力されるアンプやＡ／Ｄコンバータなどの入力回路と、出力回路と、補正値や温度と絶対湿度との関係を表すデータを保持するメモリと、一定電圧をそれぞれ必要な回路に供給する電源回路６２２とを備えている。流量検出回路６０１および温湿度検出回路７０１から出力された信号は、マイコン４１５に入力される。以下では、流量検出回路６０１からマイコン４１５に入力される流量信号により表される流量を「補正前流量ＦＡｉｎ」と呼ぶ。マイコン４１５は温度センサ４５３の出力値である電圧を取り込み、所定の特性にしたがって変換することで温度に換算する。以下では、換算された温度を「補正前温度ＴＡｉｎ」と呼ぶ。
【００３８】
マイコン４１５は、中央演算装置であるＣＰＵ、読み出し専用の不揮発性記憶領域であるＲＯＭ、および読み書き可能な記憶領域であるＲＡＭとを備える。マイコン４１５のＣＰＵはＲＯＭに格納されたプログラムをＲＡＭに展開して実行することにより、後述する機能を発揮する。マイコン４１５には、補正前流量ＦＡｉｎおよび補正前温度ＴＡｉｎが入力される。マイコン４１５が後述する処理を行い、補正後流量ＦＡｏｕｔおよび補正後温度ＴＡｏｕｔを制御装置２００に出力する。物理量検出装置３００と制御装置２００との間は通信ケーブルで接続されており、ＳＥＮＴ、ＬＩＮ（登録商標）、ＣＡＮ（登録商標）などの通信規格によりディジタル信号を用いた通信が行われている。マイコン４１５が出力する補正後流量ＦＡｏｕｔおよび補正後温度ＴＡｏｕｔは、制御装置２００により種々のエンジン運転制御に用いられる。
【００３９】
４.  物理量検出装置３００の補正方式
４.１  物理量検出装置３００の補正方式
図４は、マイコン４１５が備えるそれぞれの機能をブロックとして表した機能ブロック図である。マイコン４１５には補正前流量ＦＡｉｎおよび補正前温度ＴＡｉｎが入力され、マイコン４１５は補正後流量ＦＡｏｕｔおよび補正後温度ＴＡｏｕｔを出力する。なおマイコン４１５が行う処理にはあらかじめ定められた特性にあわせた変換処理も含まれるが、ここでは表現の統一のために特性の変換も「補正」と呼ぶ。マイコン４１５は、所定の処理周期ごとに処理を行う。
【００４０】
マイコン４１５はその機能として、流量特性調整部７６０と、補償量算出部７１０と、偏差判定部７２０と、タイマ部７２１と、移動平均フィルタ７２２と、ゲイン制御部７３０と、加算処理部７３１と、ローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と呼ぶ）であるノイズ減衰処理部７４０と、状態判定部７５０とを備える。なおマイコン４１５が備える機能をＬＳＩ４１４を用いて実現してもよいし、ハードウェア回路を用いて実現してもよい。
【００４１】
（各機能ブロックの概要）
流量特性調整部７６０は、流量検出回路６０１の出力値である補正前流量ＦＡｉｎを所定の特性にしたがって変換し、ＡｖｅＱとして出力する。ただしこの特性は、後述する補正後流量ＦＡｏｕｔの影響を受ける。流量特性調整部７６０は、たとえば非線形な流量検出回路６０１の出力値を、演算処理に適する線形に変換する。補償量算出部７１０は、流量特性調整部７６０の出力値ＡｖｅＱおよび補正前温度ＴＡｉｎを用いて、マイコン４１５の出力である補正後温度ＴＡｏｕｔの熱応答速度を速めるための補償量を算出しＴＡｈｐとして出力する。ただし補償量算出部７１０は、タイマ部７２１から停止指令が出力されている間は、出力であるＴＡｈｐをゼロとする。
【００４２】
特性変換部７６５は、物理量検出装置３００の出力を利用する制御装置２００の特性に合わせて特性を変換し、補正後流量ＦＡｏｕｔとして出力する。すなわち特性変換部７６５は、流量特性調整部７６０の出力ＡｖｅＱの特性を変換して補正後流量ＦＡｏｕｔとする。
【００４３】
偏差判定部７２０には、移動平均フィルタ７２２の出力であるＴＡ＿ｍｖａが入力され、この入力値の時系列変化に基づき偏差を判定し、Ｄｄとしてタイマ部７２１に出力する。タイマ部７２１は、偏差判定部７２０の判定の結果Ｄｄにしたがって所定の時間にわたって補償量算出部７１０に停止指令を出力する。移動平均フィルタ７２２は、補償量算出部７１０の出力ＴＡｈｐに移動平均フィルタを適用し、ノイズを低減した補償量算出部７１０の出力をＴＡ＿ｍｖａとしてゲイン制御部７３０、偏差判定部７２０、および状態判定部７５０に出力する。
【００４４】
ゲイン制御部７３０は、物理量検出装置３００の応答状態に基づいて補償量算出部７１０で算出した補償量のゲインを決定する。そしてゲイン制御部７３０は、決定したゲインと移動平均フィルタ７２２の出力ＴＡ＿ｍｖａと掛け合わせてＴＡａｄｄを算出し、加算処理部７３１に出力する。加算処理部７３１は、ゲイン制御部７３０の出力ＴＡａｄｄと、補正前温度ＴＡｉｎとを加算したＴＡ＿ｒｅｓｐを算出してノイズ減衰処理部７４０および状態判定部７５０に出力する。ノイズ減衰処理部７４０は、加算処理部７３１の出力ＴＡ＿ｒｅｓｐに含まれるノイズを低減するためにローパスフィルタを適用し、補正後温度ＴＡｏｕｔとして出力する。
【００４５】
状態判定部７５０は、移動平均フィルタ７２２の出力値ＴＡ＿ｍｖａ、加算処理部７３１の出力値ＴＡ＿ｒｅｓｐ、およびノイズ減衰処理部７４０の出力値である補正後温度ＴＡｏｕｔに基づいて物理量検出装置３００の応答状態を判定する。物理量検出装置３００の応答状態とは、物理量検出装置３００の温度センサ４５３について、外部から受ける熱に対する応答の状態である。すなわち物理量検出装置３００の応答状態の判定とは、温度センサ４５３が出力を変化させている状態、すなわち応答状態にあるのか、出力が一定の定常状態にあるのかの判定である。状態判定部７５０は、判定結果に基づき後述するようにフィルタを選択し、選択したフィルタを示す信号をＴＡ＿ＳｅｌＳｗとしてゲイン制御部７３０に出力する。
【００４６】
（熱の影響）
温度センサ４５３は物理量検出装置３００に搭載されるので、温度センサ４５３の出力を変換した補正前温度ＴＡの熱応答特性は物理量検出装置３００の熱容量の影響を受ける。物理量検出装置３００のハウジング３０２の熱時定数は、温度検出部４５１の熱時定数に対して数十倍程度遅い。このハウジング３０２の熱が熱伝導率の非常に高い導体配線を通じて回路基板４００全体の温度を均一化させる。
【００４７】
このため、温度検出部４５１では被計測流体３０である吸入空気からの熱伝達に加えて、ハウジング３０２および回路基板４００を介した熱伝導の影響があり、補正前温度ＴＡの熱応答性を悪化させる。特に、吸入空気からの熱伝達の影響が低下する低流量域であるほど熱伝導の影響が相対的に大きくなり、補正前温度ＴＡの応答遅れが大きくなる。このため、補償量算出部７１０ではハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ、以下「ＨＰＦ」と呼ぶ）による位相進み補償を用いて補正後温度ＴＡｏｕｔの熱応答特性を改善する。
【００４８】
（流量特性調整部７６０）
図１８は、流量特性調整部７６０の特徴を示す図である。流量特性調整部７６０は、補正前流量ＦＡｉｎおよび補正後温度ＴＡｏｕｔに基づきＡｖｅＱを出力する。すなわち補正前流量ＦＡｉｎ、補正後温度ＴＡｏｕｔ、およびＡｖｅＱの関係は、たとえば補正前流量ＦＡｉｎをＸ軸、補正後温度ＴＡｏｕｔをＹ軸、ＡｖｅＱをＺ軸とする３次元のグラフとして表現できる。ただし図１８では作図の都合により２次元で表現している。
【００４９】
流量検出回路６０１は発熱体を用いて流量を検出しているので、補正前流量ＦＡｉｎは温度の影響を受ける。そのため、流量と温度の関係をあらかじめ蓄積しておき、補正前流量ＦＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔに応じてＡｖｅＱを出力する。なお前述のとおり、補正前流量ＦＡｉｎの温度特性は流量により異なる。なお図１８ではグラフを示したが、グラフの代わりに、数式や複数のテーブルを用いてもよい。
【００５０】
（補償量算出部７１０）
図５は、補償量算出部７１０におけるＨＰＦのゲイン特性を示す図である。図５に示すようにＨＰＦのゲインは、流量特性調整部７６０の出力値ＡｖｅＱが大きいほど小さくなる傾向を有する。ＨＰＦのゲインをこのように決定することで、時定数に応じた応答補償が実現可能となる。なお補正前流量ＦＡｉｎは、流量特性調整部７６０により線形化されたＡｖｅＱに補正されたので、流量に応じたゲインの設定を簡素化できた。
【００５１】
また、回路基板４００の自己発熱や内燃機関からの発熱の影響などを考慮する場合には、被計測流体３０の変化が同様であっても加熱側と冷却側の熱応答で温度センサ４５３の出力における時定数が異なるケースがある。言い換えると、補正前温度ＴＡｉｎが増加傾向にある場合と減少傾向にある場合とで補正前温度ＴＡｉｎの時定数が異なるケースがある。このようなケースに対応することを目的として、補償量算出部７１０のＨＰＦのゲインは加熱と冷却で切替えてもよい。具体的には、加熱している場合、すなわち補正前温度ＴＡｉｎが時系列的に上昇している場合にはゲインを大きくし、冷却している場合、すなわち補正前温度ＴＡｉｎが時系列的に下降している場合にはゲインを小さくする。ただしゲインの大小を逆に設定してもよい。
【００５２】
図６−１および図６−２は、補正前温度ＴＡｉｎと補正後温度ＴＡｏｕｔの関係を示す図である。図６−１は吸入空気の熱応答時における温度センサ４５３の出力の時系列変化の一例を示す図、図６−２は外乱による温度センサ４５３の出力が急変した際における温度センサの時系列変化の一例を示す図である。図６−１と図６−２の違いは補正前温度ＴＡｉｎの変化速度である。図６−１では補正前温度ＴＡｉｎの変化は比較的穏やかで時定数は数秒から数十秒である。図６−２では補正前温度ＴＡｉｎの変化は急激であり時定数は数秒である。
【００５３】
一般に、測定対象の気体の温度が急激に変化することは考えにくく、通常は温度変化の時定数τは数秒から数十秒と考えられる。その一方で、水冷環境条件やＥＭＣノイズなどの外乱が発生した場合には短い時間で補正前温度ＴＡｉｎが急激に変化する場合も考えられる。補償量算出部７１０は測定対象の温度変化が前者、すなわち時定数τが数秒から数十秒と想定してハイパスフィルタを設計しているので、想定どおりの入力に対しては図６−１のように良好な応答が得られる。しかし外乱により補正前温度ＴＡｉｎが急激に変化すると、状態判定部７５０やゲイン制御部７３０を備えない場合には図６−２に示すように補正後温度ＴＡｏｕｔには過補正によるオーバーシュートが発生する。そのため以下に説明する偏差判定部７２０を設ける。
【００５４】
（偏差判定部７２０）
偏差判定部７２０は、補償量算出部７１０の出力値に対して時刻ｔにおける出力値と、時刻ｔ−１における出力値との差である偏差を算出することで、吸入空気による温度変化と外乱による急峻な温度変化の切り分けを行う。ここで閾値は、吸入空気の温度変化で発生し得る最大の偏差を用い、具体的には物理量検出装置３００が仕様上動作可能な最高温度と最低温度の差を閾値ＴＡ＿ｄｉｆｆとする。式１に示す関係が成り立つ場合、すなわち偏差ＤＴの絶対値が閾値ＴＡ＿ｄｉｆｆを越えたと判断する場合に偏差判定ＤｄをＴｒｕｅとし、外乱による出力変化が温度センサ４５３に発生したと判定する。
ＤＴ＝｜ＴＡ＿ｍｖａ（ｔ）−ＴＡ＿ｍｖａ（ｔ−１）｜
ＤＴ≧ＴＡ＿ｄｉｆｆ・・・（式１）ただしＴＡ＿ｍｖａ（ｔ）は時刻ｔにおける移動平均フィルタ７２２の出力値である。
【００５５】
そして、偏差判定部７２０の出力ＤｄがＴｒｕｅの場合は、タイマ部７２１は所定の時間にわたって補償量算出部７１０に停止指令を出力する。これにより補償量算出部７１０の出力がゼロとなり過補正の発生が抑制される。また、補償量算出部７１０の後段に移動平均フィルタ７２２を設けることにより、偏差値のノイズが低減されノイズによる誤判定の発生を防止可能となり、偏差判定の安定度を向上できる。
【００５６】
（さらなる改善の必要性）
図６−３は、被計測流体３０の温度が穏やかに連続的に変化する場合における補償量算出部７１０の問題点を示す図である。被計測流体３０の温度が穏やかに連続的に変化する場合、たとえば時定数では数百秒オーダーの場合であり、かつゲイン制御部７３０を備えない場合は、補正後温度ＴＡｏｕｔは入力値に対して進み補償を適用してしまい過補正となる。
【００５７】
図６−４は、補償量算出部７１０における出力シフトの問題点を示す図である。補償量算出部７１０に限定されず、ハイパスフィルタなどのフィルタを用いる場合は、熱応答中ではない吸気温度に変化の少ない定常状態において、演算誤差影響による出力シフトが発生することがある。出力シフトが発生すると、図６−４に示すように出力が所定量だけシフトした、換言するとバイアスがかかった状態となる。
【００５８】
図６−３および図６−４に示した補償量算出部７１０の問題点を解消するために、補償量算出部７１０の出力をそのまま使用する状況を以下のように限定する。すなわち、図６−１に示すようなステップ応答的に変化する変化の急峻な（時定数τ：数〜数十秒オーダ）吸入空気の温度変化時のみとする。そしてその他の温度出力の変化状態では、ＨＰＦによる進み補償のゲインを弱めるか、ＨＰＦによる進み補償の動作を停止させる。これを実現するために状態判定部７５０を設ける。
【００５９】
（状態判定部７５０）
状態判定部７５０は移動平均フィルタ７２２と、加算処理部７３１と、ノイズ減衰処理部７４０との出力値に基づいて判定を行い、前述したＨＰＦを適用したい吸入空気による温度変化状態とその他の温度変化状態の切り分けを行う。
【００６０】
図７は、状態判定部７５０の機能構成図である。状態判定部７５０は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１と、応答補償量判定部７５２と、状態選択部７５３とを備える。ＬＰＦ遅れ判定部７５１は、ＴＡｒｅｓｐおよび補正後温度ＴＡｏｕｔが以下に示す式２の条件を満たすか否かを判断する。式２の条件を満たすと判断する場合はＴｒｕｅを出力し、満たさないと判断する場合はＦａｌｓｅを出力する。なお、時刻ｔにおいてＬＰＦ遅れ判定を実施する時点では時刻ｔにおけるＬＰＦ通過前後の出力値は算出されていないため、直前の処理周期である時刻ｔ−１におけるＬＰＦ通過前後の出力値をバッファしておき判定に用いる。また式２においてＴＡ＿ｄｅｌａｙは所定の閾値である。
｜ＴＡ＿ｒｅｓｐ（ｔ−１）−ＴＡｏｕｔ（ｔ−１）｜≧ＴＡ＿ｄｅｌａｙ  ・・・（式２）
【００６１】
図８−１は、熱応答の開始時におけるＬＰＦ遅れ判定部７５１の入出力を示す図である。図８−２は、図８−１における入出力の差分を示す図である。なお図８−１と図８−２では、縦軸の縮尺は異なるが横軸の縮尺は同一である。熱応答が開始すると、図８−１に示すようにローパスフィルタを適用した補正後温度ＴＡｏｕｔよりもローパスフィルタを適用する前のＴＡ＿ｒｅｓｐの方が変化が先行する。そして図８−２に示すように、両者の差分は急激に増加した後に少しずつ減少する。図７に戻って説明を続ける。
【００６２】
応答補償量判定部７５２は、熱応答時には温度変化によりＨＰＦによる進み補償が適用され応答補正量が増加する性質を利用して熱応答を検出する。応答補償量判定部７５２は、応答補償量判定部７５２自身の出力がＴｒｕｅの場合は式３の条件を満たすか否かを判断し、応答補償量判定部７５２自身の出力がＦａｌｓｅの場合は式４の条件を満たすか否かを判断する。
｜ＴＡ＿ｍｖａ｜  ≧  ＴＡ＿ｍｖａ＿Ｈｙｓ−ＴＡ＿ｍｖａ＿Ｏｆｆｓｅｔ  ・・・（式３）
｜ＴＡ＿ｍｖａ｜  ≧  ＴＡ＿ｍｖａ＿Ｈｙｓ  ・・・（式４）
【００６３】
なお、式３および式４において、ＴＡ＿ｍｖａ＿Ｈｙｓは応答補償量閾値であり、ＴＡ＿ｍｖａ＿Ｏｆｆｓｅｔは応答補償量閾値オフセットである。両者はあらかじめ定められた定数である。これらの定数の決定方法として、たとえば応答補償量閾値はランプ応答で発生しうる最大の偏差とすることができ、応答補償量閾値オフセットは想定されるノイズの大きさから決定することができる。応答補償量判定部７５２は、式３または式４を参照し、それぞれの式に記載された不等号の関係にあると判断する場合はＴｒｕｅを出力し、式に記載された不等号の関係にないと判断する場合はＦａｌｓｅを出力する。
【００６４】
式３および式４を説明する。補償量算出部７１０におけるＨＰＦの定数の設定によっては、演算誤差の影響などにより温度センサ４５３の出力のわずかな変化に起因して応答補償量も変化し、短い時間に閾値を跨ぐ恐れがある。このような問題を避けるために、応答補償量の閾値にはヒステリシス特性を持たせている。具体的には、ＬＰＦ遅れ判定部７５１の出力によってオフセットを含む式３と、オフセットを含まない式４とを使い分ける。なお式３および式４に示す閾値は、「ヒステリシス特性を有する閾値」とも言えるし、「ヒステリシスな閾値」とも言える。
【００６５】
図９は、応答補償量判定部７５２の出力を説明する図である。図９の横軸は時間の経過を表し、縦軸は応答補償量判定部７５２の入力値であるＴＡ＿ｍｖａの値を示す。図９の左端に示す時刻ｔ０では応答補償量判定部７５２の出力はＦａｌｓｅであった。その後、ＴＡ＿ｍｖａが増加して時刻ｔ１にはＴＡ＿ｍｖａがＴＡ＿ｍｖａ＿Ｈｙｓ以上となった。時刻ｔ１の直前では応答補償量判定部７５２の出力はＦａｌｓｅなので、応答補償量判定部７５２はＴＡ＿ｍｖａ＿Ｏｆｆｓｅｔを含まない式４を用いて判断する。時刻ｔ１では応答補償量判定部７５２は式４の不等号が成立すると判断して出力をＴｒｕｅとし、それ以後はＴＡ＿ｍｖａ＿Ｏｆｆｓｅｔを含む式３を用いて判断する。そのため時刻ｔ２ではＴＡ＿ｍｖａが時刻ｔ１と同じ値となったが出力をＴｒｕｅに維持し、時刻ｔ３で出力がＦａｌｓｅに変更される。このように式３と式４を使い分けることでヒステリシス特性を持たせる。
【００６６】
上述したＬＰＦ遅れ判定部７５１は応答開始時点の検出は可能だが、応答の終了時まで検出を継続することは難しい。また応答補償量判定部７５２は、ランプ応答的に変化する緩やかな吸入空気の温度変化時でも検出を行ってしまう。そこで状態選択部７５３をさらに設け、ＬＰＦ遅れ判定部７５１と応答補償量判定部７５２の判定結果を組み合わせることで前述したＨＰＦを適用すべき状態とその他の状態の切り分けを行う。
【００６７】
図１０は、状態選択部７５３による状態の選択を示す図である。状態選択部７５３は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の出力に応じて状態を選択する。ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２は、それぞれがＴｒｕｅまたはＦａｌｓｅを出力するので、全部で４つの組み合わせが存在する。ここでは４つの組み合わせをケース１〜４と呼ぶ。
【００６８】
状態選択部７５３は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の出力がともにＴｒｕｅであるケース１では、応答状態（ＴＡ＿ＳｅｌＳｗ=１）を選択する。状態選択部７５３は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の出力が一致しない、すなわち一方がＴｒｕｅで他方がＦａｌｓｅの場合であるケース２およびケース３では、前回の処理周期における状態を継続して選択する。状態選択部７５３は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の出力がともにＦａｌｓｅであるケース４では、定常状態（ＴＡ＿ＳｅｌＳｗ=０）を選択する。
【００６９】
応答状態にはＨＰＦが使用でき、定常状態にはＨＰＦによる進み補償のゲインを弱めた状態またはＨＰＦによる進み補償の動作を停止させフィルタ処理なしの状態が使用できる。状態選択部７５３は、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の判定結果が一致した場合のみフィルタを切替えるため、ＬＰＦ遅れ判定部７５１および応答補償量判定部７５２の判定結果が閾値の近傍で変化した際に状態の切り替わりが頻発することを防ぐことができ、状態判定の安定度を向上できる。
【００７０】
（ゲイン制御部７３０）
図１１は、ゲイン制御部７３０が備える複数の機能をそれぞれブロックとして表した機能ブロック図である。ゲイン制御部７３０は、状態変化後経時時間算出部７５４と、状態変化後温度差算出部７５５と、第１ゲイン係数算出部７５６と、第２ゲイン係数算出部７５７とを備える。ゲイン制御部７３０は、移動平均フィルタ７２２の出力値であるＴＡ＿ｍｖａに、第１ゲインＧ１および第２ゲインＧ２をかけ合わせてＴＡａｄｄとして出力する。以下、ゲイン制御部７３０の詳細を説明する。
【００７１】
状態変化後経時時間算出部７５４には状態判定部７５０の出力であるＴＡ＿ＳｅｌＳｗが入力され、状態変化後経時時間算出部７５４は第１ゲイン係数算出部７５６に経過時間を出力する。詳述すると状態変化後経時時間算出部７５４は、内部変数としてカウントＣを保持しており、カウントＣの値を経過時間を表す情報として出力する。状態変化後経時時間算出部７５４は、処理周期が経過するごとにカウントアップするが、ＴＡ＿ＳｅｌＳｗが変化するとカウントＣをゼロにリセットする。換言すると、時刻ｔにおけるＴＡ＿ＳｅｌＳｗの値をＴＡ＿ＳｅｌＳｗ（ｔ）と表すと、状態変化後経時時間算出部７５４は式５が成り立つ場合にカウントＣをリセットする。
ＴＡ＿ＳｅｌＳｗ（ｔ−１）！＝ＴＡ＿ＳｅｌＳｗ（ｔ）  ・・・（式５）
【００７２】
第１ゲイン係数算出部７５６は、状態変化後経時時間算出部７５４が出力するカウントＣの値に基づきゲイン係数を決定し、第１ゲインＧ１として出力する。第１ゲイン係数算出部７５６は、熱応答の時定数に応じた時間だけＨＰＦを適用し、それ以外の時間ではゲイン係数を弱める、またはＨＰＦを停止、すなわちゲイン係数をゼロとする。第１ゲインＧ１により過補正の抑制が可能となり、応答補償処理の信頼性を向上できる。
【００７３】
図１２−１は、第１ゲイン係数算出部７５６の入出力関係の一例を示す図である。図１２−１の横軸はカウントＣ、すなわち時間であり、縦軸は第１ゲインＧ１である。第１ゲインＧ１は、カウントＣが０〜Ｃ１ではある所定値をとり、カウントＣがＣ１を超えると一次関数的に減少してゼロとなる。カウントＣ１は、たとえば想定される温度変化の時定数に対応する処理周期の数である。たとえば処理周期が０．１秒であり想定される温度変化の時定数が１０秒の場合には、Ｃ１は１００である。
【００７４】
状態変化後温度差算出部７５５には状態判定部７５０の出力であるＴＡ＿ＳｅｌＳｗ、および補正前温度ＴＡｉｎが入力される。状態変化後温度差算出部７５５は、状態変化後に変化した温度を第２ゲイン係数算出部７５７に出力する。詳述すると状態変化後温度差算出部７５５は、内部変数として状態変化時温度Ｔｓを保持しており、上述した式４の関係が成立するたびに補正前温度ＴＡｉｎを状態変化時温度Ｔｓとして記録する。なお状態変化時温度Ｔｓを一般化すると「状態変化時信号」とも呼べる。状態変化時温度Ｔｓは一時的な記憶が可能な記憶部、たとえばマイコン４１５のＲＡＭに格納される。状態変化後温度差算出部７５５は、状態変化時温度Ｔｓと補正前温度ＴＡｉｎとの差分を温度差Ｔｄとして第２ゲイン係数算出部７５７に出力する。
【００７５】
第２ゲイン係数算出部７５７は、状態変化後温度差算出部７５５が出力する温度差Ｔｄの値に基づきゲイン係数を決定し、第２ゲインＧ２として出力する。第２ゲイン係数算出部７５７は、吸気温度の熱応答で発生し得る温度差領域のみＨＰＦを適用し、それ以外の温度差ではゲイン係数をゼロとする。第２ゲインＧ２により過補正の抑制が可能となり、応答補償処理の信頼性を向上できる。
【００７６】
図１２−２は、第２ゲイン係数算出部７５７の入出力関係の一例を示す図である。図１２−２の横軸は温度差Ｔｄであり、縦軸は第２ゲインＧ２である。第２ゲインＧ２は、温度差Ｔｄ１がＴｄ０〜Ｔｄ１までは単調増加し、温度差がＴｄ１を超えると一定値となる。
【００７７】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）物理量検出装置３００は、被計測流体３０の温度を検出し補正前温度ＴＡｉｎに相当する信号を出力する温度センサ４５３と、補正前温度ＴＡｉｎを用いて補正前温度ＴＡｉｎの進み補償に用いる進み補償量を算出する補償量算出部７１０と、進み補償量の時間変化量である偏差に基づいて進み補償量を調整するゲイン制御部７３０とを備える。そのため進み補償による過補正を抑制することができる。効果を詳述すると次のとおりである。
【００７８】
物理量検出装置３００は、補償量算出部７１０が算出する補償量の時間変化である偏差に基づいて進み補償量を調整するので、温度センサ４５３の応答状態に応じた補正を適用し、応答性の改善と過補正防止の両立が可能となる。すなわち、空気中のように応答時間の遅い条件では進み補償を適用することで応答速度を高める。そして応答時間の早い水冷環境の条件やＥＭＣノイズによる信号急変の条件では位相進み補償を停止することで過補正を抑制し、温度の計測精度を向上できる。
【００７９】
（２）ゲイン制御部７３０は、偏差が所定値以上であった場合に、偏差判定部７２０の出力ＤｄがＴｒｕｅになりタイマ部７２１から停止指令を受けるので、進み補償量をゼロとする。そのため、偏差が大きい過補正の状態において補償量をゼロとすることで過補正を大きく改善できる。
【００８０】
（３）偏差判定部７２０が評価対象とする偏差は、移動平均フィルタ７２２により移動平均処理がなされた値である。そのため補正前温度ＴＡｉｎに含まれるノイズの影響を低減できる。
【００８１】
（４）ゲイン制御部７３０は補正前温度ＴＡｉｎを用いて温度センサ４５３の状態の判定を行い、進み補償量を調整するゲイン制御を行うための状態判定部７５０を備える。そのため温度センサ４５３の状態に応じて補正を適用し、応答性の改善と過補正防止の両立が可能となる。
【００８２】
（５）マイコン４１５は、補正後温度ＴＡｏｕｔの出力ノイズを低減するためのノイズ減衰処理部７４０を備える。図１０に示したように、状態選択部７５３は、温度センサ４５３の状態をノイズ減衰処理部７４０により発生する遅れ量、すなわちＬＰＦ遅れ判定部７５１の判定結果、および進み補償量を用いて行われる応答補償量判定部７５２の判定結果に基づき判定される。
【００８３】
（６）応答補償量判定部７５２が行う進み補償量に基づく判定は、図９に示すように補償量がヒステリシス特性を有する閾値との大小関係の判定である。仮に閾値がヒステリシス特性を有さず所定のある一定の値の場合には、ＨＰＦの定数の設定によっては、演算誤差の影響などにより温度センサ４５３の出力のわずかな変化に起因して応答補償量も変化し、短い時間に閾値を跨ぐ恐れがある。しかし式３および式４に示すように閾値がヒステリシスを有するので、このような問題を避けることができる。
【００８４】
（７）マイコン４１５は、温度センサ４５３の状態が変化した際の検出信号である補正前温度ＴＡｉｎを状態変化時信号として保持する記憶部を含む状態変化後経時時間算出部７５４と、最新の補正前温度ＴＡｉｎと状態変化時信号との差に応じてゲイン制御部７３０が使用する第１ゲインＧ１を決定する第１ゲイン係数算出部７５６とを備える。そのため、吸気温度の熱応答で発生し得る温度差領域のみＨＰＦを適用し、それ以外の温度差ではゲイン係数をゼロとすることで過補正を抑制し、応答補償処理の信頼性を向上できる。
【００８５】
（８）マイコン４１５は、温度センサ４５３の状態が変化した時刻からの経過時間に応じて、ゲイン制御部７３０が使用する第２ゲインＧ２を決定する第２ゲイン係数算出部７５７を備える。そのため、熱応答の時定数に応じた時間だけＨＰＦを適用し、それ以外の時間ではゲイン係数を弱める、またはゲイン係数をゼロとすることで過補正を抑制し、応答補償処理の信頼性を向上できる。
【００８６】
（９）補償量算出部７１０は、補正前温度ＴＡｉｎが増加傾向にある場合と減少傾向にある場合とで異なるゲインを設定する。そのため加熱側と冷却側の熱応答で温度センサ４５３の出力における時定数が異なるケースに対応できる。
【００８７】
（１０）物理量検出装置３００は、被計測流体３０の流量を検出する流量検出回路６０１を備える。補償量算出部７１０は、図５に示すように流量検出回路６０１の出力である補正前流量ＦＡｉｎの流量特性を調整したＡｖｅＱに基づいてＨＰＦのゲインを変更する。たとえば吸入空気からの熱伝達の影響が低下する低流量域であるほど熱伝導の影響が相対的に大きくなり、補正前温度ＴＡの応答遅れが大きくなるが、流量に応じてゲインを決定することで時定数に応じた応答補償が実現できる。
【００８８】
（１１）物理量検出装置３００は、補正処理部で補正された温度センサ４５３の温度、すなわち補正後温度ＴＡｏｕｔを用いて流量検出回路６０１の温度特性を補正する。そのため熱応答時における流量を高精度に算出できる。
【００８９】
（１２）物理量検出センサ、補償量算出部、およびゲイン制御部は、同一のガラスエポキシ樹脂製の基板に搭載される。ガラスエポキシ樹脂製の基板は熱応答の悪化が顕著に発生するが、安価で加工が容易である利点を有する。そのため、本実施の形態の構成を有するマイコン４１５等を用いることでガラスエポキシ樹脂製の基板を採用しても、熱応答の問題を抑制することができ、物理量検出装置３００の製造コストを下げることができる。
【００９０】
（変形例１）
マイコン４１５はタイマ部７２１を備えなくてもよい。図１３は、タイマ部７２１を備えないマイコン４１５の機能ブロック図である。また図１３では偏差判定部７２０の代わりに偏差算出部７２３が備えられる。偏差算出部７２３には、移動平均フィルタ７２２の出力であるＴＡ＿ｍｖａが入力される。偏差算出部７２３は、入力値であるＴＡ＿ｍｖａの時間変化量である偏差を算出し、ＤＴとして後述する第３ゲイン係数算出部７５８に出力する。本変形例では、状態判定部７５０の出力がゲイン制御部７３０に入力される。
【００９１】
図１４は変形例１におけるゲイン制御部７３０の機能ブロック図である。本変形例では実施の形態の構成に加えて第３ゲイン係数算出部７５８が追加される。第３ゲイン係数算出部７５８は偏差算出部７２３の出力である偏差ＤＴに基づき第３ゲインＧ３を決定して出力する。第３ゲイン係数算出部７５８は、吸気温度の熱応答で発生し得る偏差領域のみＨＰＦを適用し、それ以外の偏差ではゲイン係数をゼロとする。第３ゲインＧ３により過補正の抑制が可能となり、応答補償処理の信頼性を向上できる。
【００９２】
図１５は、第３ゲイン係数算出部７５８の入出力関係の一例を示す図である。図１５の横軸は偏差ＤＴであり、縦軸は第３ゲインＧ３である。第３ゲインＧ３は、偏差ＤＴが０〜ＤＴ１ではある所定値をとり、偏差ＤＴがＤＴ１を超えると一次関数的に減少し、偏差ＤＴがＤＴ２を超えるとゼロとなる。
【００９３】
ゲイン制御部７３０は、移動平均フィルタ７２２の出力値であるＴＡ＿ｍｖａに、第１ゲインＧ１、第２ゲインＧ２、および第３ゲインＧ３をかけ合わせてＴＡａｄｄとして出力する。そのため偏差算出部の出力ＤＴがＤＴ２を超える場合は第３ゲインＧ３がゼロなのでＴＡａｄｄはゼロとなる。このように、タイマ部７２１を備えない場合にも実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００９４】
（変形例２）
上述した実施の形態では、補正対象を温度としたが様々な物理量を補正対象とすることができる。図１６は湿度センサの出力値を補正する場合のマイコン４１５の機能ブロック図であり、図１７は流量センサの出力値を補正する場合のマイコン４１５の機能ブロック図である。ただしこの場合は、補償量算出部７１０のゲインはある一定値とする。実施の形態における補正対象は温度だったので、図４に示したように温度に影響を与える流量の信号も用いたが、湿度や流量の補正には必ずしも必要ではないので図１６や図１７には他の測定量を記載していない。
【００９５】
すなわち本発明は、単一の物理量検出素子の測定値と、測定値により算出される値のみを用いることで実現でき、その他の物理量検出素子は必須ではない。換言すると、補正のための追加のセンサが必須ではないため物理量検出装置を小型化できる。
【００９６】
（変形例３）
上述した実施の形態では、補償量算出部７１０はタイマ部７２１から停止指令を受けると出力ＴＡｈｐをゼロとした。しかし補償量算出部７１０はタイマ部７２１から停止指令を受けた際に出力ＴＡｈｐをゼロとする代わりに、通常よりもハイパスフィルタのゲインを小さくして算出し、ゼロではない出力ＴＡｈｐを出力してもよい。
【００９７】
（変形例４）
上述した実施の形態において、偏差判定部７２０およびタイマ部７２１を備えなくてもよい。この場合は、タイマ部７２１からの停止指令により補償量算出部７１０の出力ＴＡｈｐがゼロになることはないが、状態判定部７５０およびゲイン制御部７３０の動作により実施の形態に近い効果が得られる。
【００９８】
（変形例５）
物理量検出装置３００は、基板上温度センサ４２３や相対湿度センサ４２２を備えなくてもよい。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことができるものである。たとえば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、複数の変形例を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
３０…被計測流体
３００…物理量検出装置
４００…回路基板
４１５…マイコン
４５３…温度センサ
６０１…流量検出回路
７１０…補償量算出部
７２０…偏差判定部
７２１…タイマ部
７２２…移動平均フィルタ
７２３…偏差算出部
７３０…ゲイン制御部
７３１…加算処理部
７４０…ノイズ減衰処理部
７５０…状態判定部
７５１…ＬＰＦ遅れ判定部
７５２…応答補償量判定部
７５３…状態選択部
７５４…状態変化後経時時間算出部
７５５…状態変化後温度差算出部
７５６…第１ゲイン係数算出部
７５７…第２ゲイン係数算出部
７５８…第３ゲイン係数算出部
７６０…流量特性調整部
【図１】
0006858929.tif 000002
【図２−１】
0006858929.tif 000003
【図２−２】
0006858929.tif 000004
【図３】
0006858929.tif 000005
【図４】
0006858929.tif 000006
【図５】
0006858929.tif 000007
【図６−１】
0006858929.tif 000008
【図６−２】
0006858929.tif 000009
【図６−３】
0006858929.tif 000010
【図６−４】
0006858929.tif 000011
【図７】
0006858929.tif 000012
【図８−１】
0006858929.tif 000013
【図８−２】
0006858929.tif 000014
【図９】
0006858929.tif 000015
【図１０】
0006858929.tif 000016
【図１１】
0006858929.tif 000017
【図１２−１】
0006858929.tif 000018
【図１２−２】
0006858929.tif 000019
【図１３】
0006858929.tif 000020
【図１４】
0006858929.tif 000021
【図１５】
0006858929.tif 000022
【図１６】
0006858929.tif 000023
【図１７】
0006858929.tif 000024
【図１８】
0006858929.tif 000025