(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される圧力を受圧する受圧部材と、
それぞれ前記入力される圧力に応じた前記受圧部材の状態変化を検出し、該状態変化に対応する圧力検出信号を同一の計測圧力レンジに対し互いに異なるオフセット量および出力レンジで出力する第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段と、
前記第１の圧力検出手段からの圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段からの圧力検出信号とのうち予め設定された検出特性基準に対し検出誤差の小さい側となる大小いずれか一方の圧力値を示す圧力検出信号を選択して検出圧力を示す計測値を決定する出力選定手段と、を備え、
前記オフセット量は前記第１の圧力検出手段の方が前記第２の圧力検出手段より小さくなる一方、前記出力レンジは前記第１の圧力検出手段の方が前記第２の圧力検出手段より大きくなり、前記第１の圧力検出手段の圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段の圧力検出信号との差が予め設定された閾値よりも常時小さくなるように、前記第１の圧力検出手段および前記第２の圧力検出手段における前記オフセット量および前記出力レンジがそれぞれ設定されており、
前記第１の圧力検出手段の圧力検出信号および前記第２の圧力検出手段の圧力検出信号のうちいずれかに異常が発生したとき、前記差が前記閾値より大きくなるようにしたことを特徴とする圧力検出装置。
【請求項２】
前記第１の圧力検出手段および前記第２の圧力検出手段が、
それぞれ前記入力される圧力に応じた前記受圧部材のひずみを検出し、該ひずみに対応する圧力検出信号を出力する第１センサおよび第２センサと、
前記受圧部材に入力される圧力の計測レンジに対する前記第１センサからの圧力検出信号のオフセット量および出力レンジと、前記計測レンジに対する前記第２センサからの圧力検出信号のオフセット量および出力レンジとを、それぞれ異なる大きさに設定する特性調整回路と、によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出装置。
【請求項３】
前記第１センサおよび前記第２センサが、同一仕様のセンサで、前記受圧部材のうち互いに同等なひずみを生じる第１の検出部位および第２の検出部位に装着されていることを特徴とする請求項２に記載の圧力検出装置。
【請求項４】
前記受圧部材が前記入力される圧力の変化に応じて前記ひずみを生じる特性が、前記入力される圧力の計測レンジの中間領域内で前記検出特性基準に相当する直線に近付き、前記計測レンジの中間領域外で前記直線から前記ひずみの小さい側に離れる特性を有し、
前記出力選定手段が、前記第１の圧力検出手段からの圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段からの圧力検出信号とのうち高い圧力を示す圧力検出信号を選択して前記計測値を決定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧力検出装置。
【請求項５】
前記第１センサは、前記検出特性基準に対する検出誤差が前記計測レンジのうち高圧側で小さく、かつ、前記第２センサは、前記検出特性基準に対する検出誤差が前記計測レンジのうち低圧側で小さくなっており、
前記出力選定手段は、前記大小いずれか一方の圧力値を示す圧力検出信号として、前記計測レンジのうち低圧側では前記第２センサからの圧力検出信号を選択し、前記計測レンジのうち高圧側では前記第１センサからの圧力検出信号を選択することを特徴とする請求項４に記載の圧力検出装置。
【請求項６】
前記受圧部材が車両用の内燃機関の燃料蓄圧手段に蓄圧状態で貯留された燃料の圧力を受圧し、前記出力選定手段が前記内燃機関の運転を制御する電子制御ユニットによって構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１の請求項に記載の圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力検出装置、特に入力される圧力を受圧部材に受圧させその状態変化に応じた圧力検出信号を出力する圧力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体や液体等の流体の圧力を検出する圧力検出装置として、流体の圧力を受圧部材に受圧させて受圧部材の状態を変化させ、その変化に応じた圧力検出信号を出力する圧力検出装置が知られている。
【０００３】
従来のこの種の圧力検出装置としては、例えば車両用内燃機関の吸入空気圧力を検出する機械振動式のものとして、空気圧を受圧する一端開口の振動体に加振子と検出子を装着し、振動体の内外圧力差により変化する振動体の共振周波数を検出することで、電気的に圧力を求めるものがあり、この装置では、加振子と検出子を振動体に一対ずつ装着した２重系のセンサ構成とすることで、振動体に比して信頼性の低い電気的な信号検出系の信頼性を高めている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
なお、２つのセンサを用いる検出技術として、光電変換に係る感度特性の異なる２つのセンサのうち低感度のセンサを広範な照度領域用に、高感度のセンサを低照度領域用に、それぞれ使用し、広ダイナミックレンジと高分解能を両立させるようにした電子的撮像装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０５−３４２２３号公報
【特許文献２】特開平０８−３４０４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の２重系のセンサ構成とした従来の圧力検出装置にあっては、振動体の構成に起因し低圧側や高圧側の圧力領域で圧力感度の線形性が低下するため、２つの検出子の検出誤差をそれぞれ全圧力領域で許容誤差内に抑えたものとする必要から歩留まりが悪く、コスト高になるか、あるいは、圧力計測可能なレンジ（以下、単に計測レンジという）が狭いものになってしまうという問題があった。
【０００６】
これに対し、上述の従来の電子的撮像装置の場合のように、単に感度と計測レンジの異なる２つのセンサを組み合わせてダイナミックレンジを広くするというものでは、受圧部材を共通の圧力感応部材とする圧力検出装置、特に燃料噴射量の計算に使用される燃料圧力を検出するために全圧力検出領域での高圧力感度が要求される圧力検出装置には、適用できない。
【０００７】
したがって、センサを２重化した従来の圧力検出装置では、同一計測レンジ、同一圧力感度のセンサを用いることになり、各センサで全計測レンジをカバーするために要求レベルに比して線形性が良好でなく、例えば近時のディーゼルエンジンにおけるコモンレール圧の高圧化や精密な燃料噴射量制御の要求に対して、十分な圧力検出精度が得られていなかった。
【０００８】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、広範囲の全圧力検出領域で高圧力感度が得られる低コストの圧力検出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】
【０００９】
本発明に係る圧力検出装置は、上記目的達成のため、（１）入力される圧力を受圧する受圧部材と、それぞれ前記入力される圧力に応じた前記受圧部材の状態変化を検出し、該状態変化に対応する圧力検出信号を同一の計測圧力レンジに対し互いに異なるオフセット量および出力レンジで出力する第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段と、前記第１の圧力検出手段からの圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段からの圧力検出信号とのうち予め設定された検出特性基準に対し検出誤差の小さい側となる大小いずれか一方の圧力値を示す圧力検出信号を選択して検出圧力を示す計測値を決定する出力選定手段と、を備え、前記オフセット量は前記第１の圧力検出手段の方が前記第２の圧力検出手段より小さくなる一方、前記出力レンジは前記第１の圧力検出手段の方が前記第２の圧力検出手段より大きくなり、前記第１の圧力検出手段の圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段の圧力検出信号との差が予め設定された閾値よりも常時小さくなるように、前記第１の圧力検出手段および前記第２の圧力検出手段における前記オフセット量および前記出力レンジがそれぞれ設定されており、前記第１の圧力検出手段の圧力検出信号および前記第２の圧力検出手段の圧力検出信号のうちいずれかに異常が発生したとき、前記差が前記閾値より大きくなるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、受圧部材の状態変化に応じて、第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段のうち出力レンジの広い圧力検出手段からオフセット量の小さい圧力検出信号が出力され、出力レンジの狭い圧力検出手段からオフセット量の大きい圧力検出信号が出力されることで、入力される圧力に応じた２種類の圧力検出信号が、低圧力側では出力レンジの狭い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなる傾向で、それぞれ出力される。そして、これらの圧力検出信号のうち要求される線形特性に近く、検出誤差の少ない側の圧力検出信号が選択されて、計測値が決定される。したがって、比較的類似する感度を有する複数の圧力検出手段を用いながらも、それら単独では得られない圧力検出精度が得られるとともに、歩留まりが向上することになる。しかも、両圧力検出手段の圧力検出信号の信号レベルの差が閾値よりも大きくなると、いずれかの圧力検出手段に異常が発生したことが検出可能となり、圧力検出手段の２重化による信頼性の向上を図ることができる。なお、本発明にいう異なるオフセット量および出力レンジは、例えば受圧部材の状態変化を検出する検出素子の特性の相違によるものであってもよいし、検出素子の特性調整の相違によるもののいずれであってもよく、後者の場合には例えば信頼性の高い共通する単一の検出素子を用いてもよい。また、受圧部材は、同等なひずみを生じる複数の検出部位を有するものでもよいし、複数の受圧部材であってもよく、後者の場合には受圧部材によって検出特性の相違を生じさせることもできる。
【００１１】
上記（１）に記載の構成を有する圧力検出装置においては、（２）前記第１の圧力検出手段および前記第２の圧力検出手段が、それぞれ前記入力される圧力に応じた前記受圧部材のひずみを検出し、該ひずみに対応する圧力検出信号を出力する第１センサおよび第２センサと、前記受圧部材に入力される圧力の計測レンジに対する前記第１センサからの圧力検出信号のオフセット量および出力レンジと前記計測レンジに対する前記第２センサからの圧力検出信号のオフセット量および出力レンジとを異なる大きさに設定する特性調整回路と、によって構成されているのが好ましい。
【００１２】
この構成により、同一計測レンジの２重センサ構成による信頼性向上を図りながら、従来の２重センサ構成では達成できなかった圧力検出精度が得られるとともに、歩留まりが向上することになる。なお、ここにいう２重とは、多重構成の場合にその一部を構成する２重構成部分を含む意である。
【００１３】
上記（２）に記載の構成を有する圧力検出装置においては、（３）前記第１センサおよび前記第２センサが、同一仕様のセンサで、前記受圧部材のうち互いに同等なひずみを生じる第１の検出部位および第２の検出部位に装着されているのがよい。
【００１４】
この構成により、既存の２重のセンサ構成にそれらのセンサの出力信号のオフセット量および出力レンジを互いに相違させる特性調整回路を採用し、要求される線形特性に近く、検出誤差の少ない側の圧力検出信号を選択する処理を実行するだけで、高精度の圧力検出が可能になり、低コストで高圧力検出精度の圧力検出装置となる。
【００１５】
また、上記（２）または（３）に記載の圧力検出装置においては、（４）前記受圧部材が前記入力される圧力の変化に応じて前記ひずみを生じる特性が、前記入力される圧力の計測レンジの中間領域内で前記検出特性基準に相当する直線に近付き、前記計測レンジの中間領域外で前記直線から前記ひずみの小さい側に離れる特性を有し、前記出力選定手段が、前記第１の圧力検出手段からの圧力検出信号と前記第２の圧力検出手段からの圧力検出信号とのうち高い圧力を示す圧力検出信号を選択して前記計測値を決定するのが好ましい。
【００１６】
この構成により、受圧部材の圧力に応じた歪み特性に起因して中間領域外の圧力領域で理想直線からひずみの小さい側に誤差が大きくなる検出特性を、線形特性の傾きの異なる２つの圧力検出手段からの圧力検出信号のうち高い圧力を示す圧力検出信号を選択することで、線形性を高め、高圧力検出精度とすることができる。
【００１７】
また、上記（４）に記載の圧力検出装置においては、（５）前記第１センサは、前記検出特性基準に対する検出誤差が前記計測レンジのうち高圧側で小さく、かつ、前記第２センサは、前記検出特性基準に対する検出誤差が前記計測レンジのうち低圧側で小さくなっており、前記出力選定手段は、前記大小いずれか一方の圧力値を示す圧力検出信号として、前記計測レンジのうち低圧側では前記第２センサからの圧力検出信号を選択し、前記計測レンジのうち高圧側では前記第１センサからの圧力検出信号を選択するようになっているのがより好ましい。
【００１９】
また、上記（１）〜（５）に記載の圧力検出装置は、（６）前記受圧部材が車両用の内燃機関の燃料蓄圧手段に蓄圧状態で貯留された燃料の圧力を受圧し、前記出力選定手段が前記内燃機関の運転を制御する電子制御ユニットによって構成されるものであっても好ましい。
【００２０】
この場合、線形性が良好で、燃料蓄圧手段の蓄圧レベルの高圧化や精密な燃料噴射量制御の要求に対して、十分な圧力検出精度を得ることができる低コストの圧力検出装置となる。また、第１および第２の圧力検出手段の間のオフセット量および出力レンジの差を異常検出可能な範囲内で設定すれば、圧力センサの異常検知と燃料圧力制御の信頼性が向上し、蓄圧される燃料圧力の上限値を規定するプレッシャリミッタ等も省略可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、圧力検出信号出力のオフセット量および出力レンジが相違する第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段から、低圧力側では出力レンジの狭い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなる傾向で、それぞれ圧力検出信号を出力させるようにしているので、これらの圧力検出信号のうち要求される線形特性に近く、検出誤差の少ない側の圧力検出信号を選択して計測値を決定し、類似する感度を有する複数の圧力検出手段を用いながらも、それら単独では得られない圧力検出精度が得られる、歩留まりの良好な低コストの圧力検出装置を提供することができる。しかも、両圧力検出手段の圧力検出信号の信号レベルの差が閾値よりも大きくなると、いずれかの圧力検出手段に異常が発生したことが検出可能となり、圧力検出手段の２重化により信頼性の向上を図ることのできる圧力検出装置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】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の概略ブロック構成図である。
【００２３】
まず、構成について説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の圧力検出装置は、入力される流体の圧力を受圧しその圧力に応じたひずみを生じる少なくとも１つの受圧部材、例えば同一仕様の第１および第２の受圧部材１１Ａ、１１Ｂ（以下、各受圧部材１１Ａ、１１Ｂをさして単に受圧部材１１という）と、この受圧部材１１に入力される圧力に応じた受圧部材１１の状態変化、例えばひずみ量の変化を同一の計測レンジ（ひずみ量の変化量を計測可能な範囲）で検出し、その状態変化に対応する圧力検出信号を出力する第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３と、を備えている。
【００２５】
受圧部材１１は、有底円筒状のステムで構成されており、その底部側の感圧部１１ａが筒状部１１ｂに比べて相対的に薄肉に形成され、筒状部１１ｂの内方には圧力導入孔１１ｈが形成され、筒状部１１ｂの外周には雄ねじ１１ｃが形成されている。この受圧部材１１は、例えば車両用ディーゼルエンジン（内燃機関）の燃料蓄圧手段であるコモンレールＣの一端部にねじ結合によって締結固定されている。また、受圧部材１１の圧力導入孔１１ｈはコモンレールＣ内に開口しており、コモンレールＣ内に蓄圧される燃料（流体）の圧力が受圧部材１１の感圧部１１ａに圧力導入孔１１ｈ側から直接に作用するようになっている。そして、そのエンジンの運転によりコモンレールＣ内の燃料の圧力が高くなるとき、受圧部材１１が感圧部１１ａの内面側では燃料圧力を受け、感圧部１１ａの外面側（背面側）では大気圧を受けて、感圧部１１ａが外方側に撓むようにひずみを生じる。また、その燃料の圧力が低下すると、受圧部材１１の感圧部１１ａが内方側に弾性回復するとともに感圧部１１ａに生じるひずみが減少するようになっている。
【００２６】
図２は、この受圧部材１１の中心軸線から特定の半径位置にある感圧部１１ａの外面側の検出部位のひずみ特性を示すグラフであり、縦軸がその検出部位におけるひずみ量、横軸が受圧部材１１の感圧部１１ａが受ける圧力（以下、受圧圧力ともいう）である。
【００２７】
同図に示されるように、機械的な圧力感応部分である受圧部材１１の感圧部１１ａは、受圧圧力が非常に小さくなる低圧力領域と弾性限度に近付くほどに受圧圧力が非常に大きくなる高圧力領域ではそれぞれ圧力感度の直線性が低下する。したがって、受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみ量変化にある程度の直線性が得られる圧力範囲を本実施形態の圧力検出装置の計測レンジ（圧力計測可能な範囲）として使用するようになっている。
【００２８】
第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３は、それぞれ受圧部材１１の受圧圧力（入力される圧力）に応じた受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみ量を検出し、検出されたひずみ量に対応する圧力検出信号を出力する第１センサ２１および第２センサ２２と、これらの特性を調整する特性調整回路２３とによって構成されている。特性調整回路２３は、受圧部材１１に入力される圧力の計測レンジＲｐｖに対する第１センサ２１からの圧力検出信号ｖｓ１のオフセット量および出力レンジと、同一の計測レンジに対する第２センサ２２からの圧力検出信号ｖｓ２のオフセット量および出力レンジとを、それぞれ異なる大きさに設定するように構成されており、ゲイン設定部２４ａ、２４ｂおよびオフセット調整部２５ａ、２５ｂを有している。
【００２９】
すなわち、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３は、受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみ量の変化に対応する圧力検出信号を、互いに異なるオフセット量および出力レンジで出力させるようになっている。ここにいうオフセット量とは、計測レンジ中で最も低い圧力を検出するときの計測値（出力信号の値）に相当し、出力レンジとは、計測レンジ中で最も低い圧力を検出するときの計測値から最も高い圧力を検出するときの計測値までの計測値の変動幅を意味する。
【００３０】
具体的には、第１センサ２１および第２センサ２２は、同一仕様のセンサで構成され、受圧部材１１の感圧部１１ａのうち互いに同等なひずみを生じる検出部位、例えば中心の検出部位にそれぞれ装着されている。また、各センサ２１、２２は、特殊合金のダイヤフラムである受圧部材１１の感圧部１１ａに、図示しないガラス膜を介し薄膜形半導体歪抵抗２１ａ、２２ａを一体に装着して２つのホイートストンブリッジ回路を構成し、入力される圧力に応じた受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみをそれぞれ検出するものであり、薄膜形半導体歪抵抗２１ａ、２２ａの検出電圧を基にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）を内蔵する信号処理部２１ｂ、２２ｂにより、それぞれ公知のトリミング処理やキャリブレーション補正等を実行することで、オフセット量や増幅ゲインの補正および温度補償等を行った上で、圧力検出信号ｖｓ１、ｖｓ２を出力するようになっている。
【００３１】
特性調整回路２３は、２つの信号処理部２１ｂ、２２ｂ内のＥＥＰＲＯＭに格納された異なる特性調整用のデータを含み、例えば２つの信号処理部２１ｂ、２２ｂの一部として構成され、あるいは、その一部または全部が後述するＥＣＵ３０の機能部の一つとして構成される。従来の２重センサ構成の圧力検出装置でもセンサ出力のオフセット量補正やゲイン調整（感度調整）が公知のトリミング処理等によって実行されるが、その場合、２重化されたセンサのそれぞれを同一の検出特性（感度および出力の特性）に調整するものである。これに対し、本実施形態においては、第１センサ２１および第２センサ２２についてのそのような特性調整の条件を互いに異ならせ、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような検出特性の差を生じさせる構成となっている。
【００３２】
そのため、特性調整回路２３のゲイン設定部２４ａ、２４ｂは、第１センサ２１からの圧力検出信号ｖｓ１と第２センサ２２からの圧力検出信号ｖｓ２との入力値（以下、単に入力値ｖｓ１、ｖｓ２ともいう）に対する圧力検出信号値の倍率、すなわち増幅ゲインを異なる値ｋ１、ｋ２に設定する機能を有し、ゲイン設定部２４ａで入力値ｖｓ１にゲインｋ１を乗じるとともに、ゲイン設定部２４ｂで入力値ｖｓ２にゲインｋ１とは異なるゲインｋ２を乗じる演算処理を実行するようになっている。
【００３３】
また、特性調整回路２３のオフセット調整部２５ａ、２５ｂは、ゲイン設定部２４ａ、２４ｂからの圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２に対して互いに異なるオフセット量Ｓｆ１、Ｓｆ２を設定するよう、例えば信号処理部２１ｂ、２２ｂ内の図示しないオフセットＡＤＣ等へのオフセットデータを異なる値としてＥＥＰＲＯＭに格納し、異なるオフセット量の設定を行うようになっている。
【００３４】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、ゲイン設定部２４ａ、２４ｂで設定されるゲインｋ１とゲインｋ２の相違およびオフセット調整部２５ａ、２５ｂで設定されるオフセット量Ｓｆ１、Ｓｆ２に起因して、オフセット調整部２５ａから出力される圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１（オフセット量を含むｖｓ１・ｋ１＋Ｓｆ１の意であるが、単にｖｓ１・ｋ１という）は、受圧部材１１に入力される圧力の計測が可能な範囲、すなわち計測レンジＲｐｖに対して、出力レンジＲｇ１の範囲内で変動する。一方、オフセット調整部２５ｂから出力される圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２（オフセット量を含むｖｓ２・ｋ２＋Ｓｆ２の意であるが、単にｖｓ２・ｋ２という）は、計測レンジＲｐｖに対して、出力レンジＲｇ１とは異なる出力レンジＲｇ２の範囲内で変動することになる。なお、図３中では、出力レンジＲｇ１が出力レンジＲｇ２より大きくなる場合を例示しているが、勿論これと逆の大小関係であってもよい。
【００３５】
オフセット調整部２５ａ、２５ｂから出力される圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２は、それぞれ車両用内燃機関を電子制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）３０に取り込まれる。
【００３６】
ＥＣＵ３０は、詳細なハードウェア構成を図示しないが、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）等のバックアップ用の不揮発メモリ、Ａ／Ｄ変換器やバッファ等を含む入力インターフェース回路、および、駆動回路等を含む出力インターフェース回路を含んで構成されており、ＲＯＭ内に予め格納された制御プログラムに従ってＣＰＵによりバックアップメモリ内のマップ情報や設定値情報、センサ情報等に基づいて、ＲＡＭとの間でデータを授受しながら演算処理を実行して公知の電子制御を実行する一方で、後述する出力選定手段の機能あるいは更に特性調整回路２３の機能を発揮するようになっている。
【００３７】
このＥＣＵ３０は、第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号に相当するオフセット調整部２５ａからの圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１と、第２の圧力検出手段１３からの圧力検出信号に相当するオフセット調整部２５ｂからの圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２とのうち、検出誤差の小さい側となる大小いずれか一方の圧力値を示す圧力検出信号を選択するようになっており、圧力検出装置としての最終的な検出圧力を示す計測値を決定する出力選定部２６（出力選定手段）の機能を有している。すなわち、出力選定部２６は、圧力値ｖｓ１・ｋ１を第１関数とし、圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２を第２関数とするとき、検出誤差の小さい側となる大小いずれか一方の圧力値を生成する合成関数として機能する。
【００３８】
本実施形態では、受圧部材１１がその感圧部１１ａに入力される圧力の変化に応じてひずみを生じる特性は、図２に示したように、入力される圧力の計測レンジＲｐｖの中間領域内で直線に近付き、計測レンジＲｐｖの中間領域外となる低圧力側および高圧力側ではその直線からひずみの小さい側に離れる特性を有している。そこで、出力選定部２６では、図４に示すように、第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１と、第２センサからの圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２とのうち高い圧力を示す圧力検出信号を選択して計測値Ｐｄを決定するようになっている。
【００３９】
この場合、検出特性基準に相当する直線Ｆｎに対して、低圧側の圧力領域では専ら第２センサ２２の出力に対応する圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２が第１センサ２１の出力に対応する圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１より大きな圧力値となり、高圧側の圧力領域では専ら第１センサ２１の出力に対応する圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１が第２センサ２２の出力に対応する圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２より大きな圧力値となる傾向になる。
【００４０】
一方、本実施形態の特性調整回路２３では、第１の圧力検出手段１２の圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１と第２センサからの圧力検出信号である圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２との差（信号レベルの差の絶対値）が、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３のうちいずれかの異常を検出するための両圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２の差の閾値Ｄｐｍ（図中に符号なし；｜（ｖｓ１・ｋ１＋Ｓｆ１）−（ｖｓ２・ｋ２＋Ｓｆ２）｜＜Ｄｐｍで正常となる）よりも常時小さくなるように、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３におけるオフセット量Ｓｆ１、Ｓｆ２と圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２の出力レンジＲｇ１、Ｒｇ２とがそれぞれ設定されている。なお、異常検出用の閾値Ｄｐｍの設定方法については公知であり、詳述しないが、異常検出用の閾値Ｄｐｍの値は圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２の正常変動時の最大の差よりも数倍以上大きくなっている。換言すれば、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３の間のオフセット量および出力レンジの差はいずれか一方に異常が生じたときの検出圧力値の差に比べて十分に小さく、例えば検出誤差より大きいがその数倍以内の値となっている。
【００４１】
次に、作用について説明する。
【００４２】
上述のように構成された本実施形態においては、車両用のディーゼルエンジンの運転時に、高圧燃料ポンプから吐出される高圧燃料が蓄圧手段であるコモンレールＣに供給されると、そのコモンレールＣ内の燃料圧力が受圧部材１１の感圧部１１ａに受圧される。
【００４３】
このとき、圧力検出装置として要求される線形特性の傾きが相違する第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３から、低圧力側では出力レンジの狭い第２の圧力検出手段１３からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ２・ｋ２が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ１・ｋ１が大きくなる傾向で、これらの圧力値ｖｓ１・ｋ１および圧力値ｖｓ２・ｋ２がそれぞれ出力される。そして、これらの圧力値ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２のうち、要求される直線性、すなわち検出基準特性に相当する直線Ｆｎに近く、検出誤差の少ない高圧側の圧力値ｖｓ２・ｋ２またはｖｓ１・ｋ１が選択されて、計測値Ｐｄが決定される。したがって、類似する感度を有する複数のセンサ２１、２２を用いながらも、それら個々の検出誤差ｅ１、ｅ２（図３参照）に対して、図４に示すように、本実施形態の圧力検出装置としての検出誤差ｅｐｉは十分に縮小されることになり、高い圧力検出精度が得られる。
【００４４】
しかも、許容誤差に対して検出誤差ｅｐｉの余裕度が高まるとともに、第１センサ２１については計測レンジＲｐｖのうち高圧側での検出誤差を許容誤差内に管理し、第２センサ２２については計測レンジＲｐｖのうち低圧側での検出誤差を許容誤差内に管理すればよいことになるから、受圧部材１１から特性調整回路２３までの検出装置ユニットを製造する際の歩留まりが大幅に向上することになる。この場合、第１センサ２１および第２センサ２２として、個々のセンサの製造直後の特性または粗調整段階で図３（ａ）または図３（ｂ）に示す特性に近いものを選択すれば、少ない特性調整量でオフセット量と出力レンジを特定の比率で相違させることができる。
【００４５】
また、本実施形態においては、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３が、それぞれ入力される圧力に応じた受圧部材１１のひずみを検出して圧力検出信号ｖｓ１、ｖｓ２を出力する第１センサ２１および第２センサ２２と、計測レンジＲｐｖに対する圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１のオフセット量Ｓｆ１および出力レンジＲｇ１と圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２のオフセット量Ｓｆ２および出力レンジＲｇ２とを異なる大きさに設定する特性調整回路２３と、によって構成されていることから、２重のセンサ構成による圧力検査装置の信頼性向上を図りながらも、従来の２重のセンサ構成では達成できなかった圧力検出精度が得られるとともに、歩留まりが向上することになる。
【００４６】
さらに、第１センサ２１および第２センサ２２が、同一仕様のセンサで、受圧部材１１のうち互いに同等なひずみを生じる第１の検出部位および第２の検出部位に装着されていることから、既存の同一計測レンジの２重センサ構成にそれらのセンサの感度を左右するオフセット量および出力レンジを互いに相違させる新規な特性調整回路２３を採用し、要求される線形特性（直線性）に近く、検出誤差の少ない側の圧力検出信号を選択して計測値Ｐｄを決定する出力選定部２６の処理を実行するだけで、センサ異常検出が可能であって、しかも、高精度の圧力検出が可能な低コストの圧力検出装置となる。
【００４７】
また、受圧部材１１が入力される圧力の変化に応じてひずみを生じる特性が、入力される圧力の計測レンジＰｐｖの中間領域内で検出特性基準に相当する直線Ｌｓ（図２参照）に近付き、計測レンジＲｐｖの中間領域外となる低圧側および高圧側の圧力領域で、その直線Ｌｓからひずみの小さい側に離れる特性を有し、出力選定部２６が、第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ１・ｋ１と第２の圧力検出手段１３からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ２・ｋ２とのうち高い圧力を示す圧力値ｖｓ１・ｋ１またはｖｓ２・ｋ２を選択して計測値Ｐｄを決定するので、受圧部材１１の感圧部１１ａの歪み特性に起因して中間領域外の圧力領域で理想直線Ｆｎからひずみの小さい側に誤差が大きくなる検出特性を、線形特性の傾きの異なる２つの圧力検出手段１２、１３からの圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２のうち高い圧力を示す圧力検出信号を選択することによって、計測値の連続性を損なうことなく直線性を高め、高圧力検出精度とすることができる。
【００４８】
加えて、本実施形態においては、第１の圧力検出手段１２の圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１と第２の圧力検出手段１３の圧力検出信号ｖｓ２・ｋ２との信号レベルの差（絶対値）が、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３のうちいずれかの異常を検出するための閾値Ｄｐｍよりも常時小さくなるように、第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３におけるオフセット量Ｓｆ１、Ｓｆ２および出力レンジＲｇ１、Ｒｇ２がそれぞれ設定されていることから、類似する感度を有する複数の圧力検出手段１２、１３を用いながら、それら単独では得られない圧力検出精度が得られるということのみならず、両圧力検出手段１２、１３の圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２の信号レベルの差が異常検出用の閾値Ｄｐｍよりも大きくなると、いずれかの圧力検出手段１２、１３に異常が発生したことが検出でき、センサの２重化による圧力検出装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、受圧部材１１が車両用のディーゼルエンジンの燃料蓄圧手段であるコモンレールＣに蓄圧状態で貯留された燃料の圧力を受圧し、出力選定部２６がそのエンジンの運転を制御するＥＣＵ３０によって構成されているので、圧力検出特性の直線性が良好で、コモンレールＣの蓄圧レベルの高圧化や精密な燃料噴射量制御の要求に対して、十分な圧力検出精度の得られる低コストの圧力検出装置とすることができる。また、第１および第２の圧力検出手段１２、１３の間のオフセット量Ｓｆ１、Ｓｆ２および出力レンジのＲｇ１、Ｒｇ２差を上述のようにセンサ異常の検出が可能な設定とすることで、異常検知と燃料圧力制御の信頼性が向上し、蓄圧される燃料圧力の上限値を規定するプレッシャリミッタ等も省略可能となり、圧力検出装置の製造コストを低減できる。
【００５０】
このように、本実施形態の圧力検出装置によれば、圧力検出装置として要求される線形特性（直線性）の傾きが相違する第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３から、低圧力側では出力レンジの狭い第２の圧力検出手段１３からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ２・ｋ２が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ１・ｋ１が大きくなる傾向で、それぞれ圧力検出信号を出力させるようにしているので、これらの圧力値ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２のうち要求される線形特性に近く、検出誤差の少ない側の圧力値ｖｓ１・ｋ１またはｖｓ２・ｋ２を選択して計測値Ｐｄを決定し、類似する感度を有する複数の圧力検出手段１２、１３を用いながらも、それら単独では得られない圧力検出精度が得られ、歩留まりが良好な低コストの圧力検出装置を提供することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る圧力検出装置の概略ブロック構成図である。なお、本実施形態は上述の第１実施形態と受圧部材の個数が相違するものの、他のほとんどの構成は第１実施形態と共通するので、以下の説明においては、共通する構成については上述の第１実施形態と同一の符号を用い、相違点について詳述する。
【００５２】
図５に示すように、本実施形態の圧力検出装置は、入力される流体の圧力を受圧しその圧力に応じたひずみを生じる１つの受圧部材１１と、この受圧部材１１に入力される圧力に応じた受圧部材１１の状態変化、例えばひずみ量の変化を同一の計測レンジで検出し、その状態変化に対応する圧力検出信号を出力する第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３と、を備えている。
【００５３】
第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３は、それぞれ受圧部材１１の受圧圧力に応じた受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみ量を検出し、検出されたひずみ量に対応する圧力検出信号を出力する第１センサ２１および第２センサ２２と、これらの特性を調整する上述の第１実施形態と同様な特性調整回路２３とによって構成されており、共通する受圧部材１１の感圧部１１ａのひずみ量の変化に対応する圧力検出信号を、互いに異なるオフセット量および出力レンジで出力させるようになっている。
【００５４】
具体的には、第１センサ２１および第２センサ２２は、上述の第１実施形態と同様な同一仕様のセンサで構成され、受圧部材１１の感圧部１１ａのうち互いに同等なひずみを生じる検出部位、例えば感圧部１１ａの同一円周上の対向位置である第１の検出部位および第２の検出部位にそれぞれ装着されている。
【００５５】
このように構成しても、車両用のディーゼルエンジンの運転時に、高圧燃料ポンプから吐出される高圧燃料がコモンレールＣに供給されると、そのコモンレールＣ内の燃料圧力が受圧部材１１の感圧部１１ａに受圧される。このとき、圧力検出装置として要求される線形特性の傾きが相違する第１の圧力検出手段１２および第２の圧力検出手段１３から、低圧力側では出力レンジの狭い第２の圧力検出手段１３からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ２・ｋ２が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い第１の圧力検出手段１２からの圧力検出信号である圧力値ｖｓ１・ｋ１が大きくなる傾向で、これらの圧力値ｖｓ１・ｋ１および圧力値ｖｓ２・ｋ２がそれぞれ出力される。そして、これらの圧力値ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２のうち、要求される直線性、すなわち検出基準特性に相当する直線Ｆｎに近く、検出誤差の少ない高圧側の圧力値ｖｓ２・ｋ２またはｖｓ１・ｋ１が選択されて、計測値Ｐｄが決定される。したがって、上述の第１実施形態と同様な効果が期待できる。
【００５６】
なお、上述の各実施形態においては、第１センサ２１と第２センサ２２が同一仕様であるものとしたが、例えばそのセンサ内部のブリッジ回路の抵抗値を異ならせる等して第１センサ２１と第２センサ２２の検出特性自体をわずかに相違させたり、受圧部材１１の感圧部１１ａにおける検出部位の形状や厚さ、センサ装着位置等を圧力感度がわずかに異なるように設定したりすることも考えられる。すなわち、本発明にいう第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段は、同一仕様のセンサを２重化し、信号処理部２１ｂ、２２ｂによってオフセット量および出力レンジを相違させるものに限定されるものではない。
【００５７】
また、上述の各実施形態では２重のセンサ構成としたが、３重以上に多重化されたセンサ構成を採用することも可能であり、その場合、３つ以上の圧力検出手段の圧力検出特性の基準特性を示す直線の傾きが互いに相違し、理想直線に近い領域で各圧力検出手段からの圧力検出信号を使用することになる。
【００５８】
さらに、第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段は、共通・単一の検出素子として、例えば受圧部材１１の感圧部１１ａにガラス膜を介し薄膜形半導体歪抵抗２１ａのみを一体に装着して１つのホイートストンブリッジ回路を構成したものであってもよい。その場合、その単一の薄膜形半導体歪抵抗の検出信号を１つのＡＳＩＣおよびＥＥＰＲＯＭを内蔵する信号処理部２１ｂで処理し、その後のゲイン調整やオフセット調整等の特性調整を特性調整回路２３に２重に取り込んで２種類の圧力検出信号ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ１・ｋ２を生成することになる。そのようにしても圧力検出装置としての直線性を高めることができる。
【００５９】
上述の各実施形態では、特性調整回路２３は、ゲイン調整を先に実行した後にオフセット量設定を行うものとしたが、逆にオフセット量設定後にゲイン調整するものであってもよい。
【００６０】
また、圧力検出手段によって検出される受圧部材の状態変化は、ひずみに限定されず、特許文献１に記載のような共振周波数の相違から圧力値を算出したり、受圧部の変位や変形量を検出して圧力値を算出したりするものであってもよい。
【００６１】
さらに、受圧部材の形態によっては感度の特性が上に凸となる上述の各実施形態とは異なり、下に凸となることも考えられ、その場合は、第１および第２の圧力検出手段からの圧力検出信号のうち検出誤差の小さい側となる大小いずれか一方の圧力値は、小さい圧力値を示す圧力検出信号となることになる。さらに、特性曲線が蛇行する場合には上に凸となる場合と下に凸となる場合の組合せと考えることができる。
【００６２】
以上説明したように、本発明に係る圧力検出装置は、圧力検出装置として要求される線形特性の傾きが相違する第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段から、低圧力側では出力レンジの狭い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなり、高圧力側では出力レンジの広い圧力検出手段からの圧力検出信号が大きくなる傾向で、それぞれ圧力検出信号を出力させるようにしているので、これらの圧力検出信号のうち要求される線形特性に近く、検出誤差の少ない側の圧力検出信号を選択して計測値を決定し、類似する感度を有する複数の圧力検出手段を用いながらも、それら単独では得られない圧力検出精度が得られ、歩留まりが良好な低コストの圧力検出装置を提供することができるという効果を奏するものであり、圧力検出装置、特に入力される圧力を受圧部材に受圧させその状態変化に応じた圧力検出信号を出力する圧力検出装置全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の概略ブロック構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の受圧部材の感圧部中心から特定の半径位置にある検出部位のひずみ特性を示すグラフであり、縦軸がその検出部位におけるひずみ量、横軸が受圧部材の感圧部が受ける圧力を示している。
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段の検出特性を示す特性図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧力検出装置の第１の圧力検出手段および第２の圧力検出手段からの圧力検出信号を選択的に使用する最終的な検出特性を示す特性図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧力検出装置の概略ブロック構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１、１１Ａ、１１Ｂ  受圧部材
１１ａ  感圧部
１１ｂ  筒状部
１２  第１の圧力検出手段
１３  第２の圧力検出手段
２１  第１センサ
２２  第２センサ
２３  特性調整回路
２４ａ、２４ｂ  ゲイン設定部
２５ａ、２５ｂ  オフセット調整部
２６  出力選定部（出力選定手段）
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
ｅｐｉ  検出誤差
ｋ１、ｋ２  ゲイン
Ｐｄ  計測値
Ｒｇ１、Ｒｇ２  圧力検出信号の出力レンジ
ｖｓ１・ｋ１、ｖｓ２・ｋ２  圧力検出信号（圧力値） 
【図１】
0005044423.tif 000002
【図２】
0005044423.tif 000003
【図３】
0005044423.tif 000004
【図４】
0005044423.tif 000005
【図５】
0005044423.tif 000006