(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部に形成された測温抵抗体と、前記発熱抵抗体と測温抵抗体とから前記流体の流量に関係する少なくとも２つの信号を出力する出力手段と、該出力された値を量子化する量子化手段と、前記２つ以上の量子化された信号に基づいて前記流量を演算する演算手段とを備え、前記量子化手段によって量子化された前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加され、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された複数の信号を各々乗算して出力することを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項２】
気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部に形成された測温抵抗体と、前記発熱抵抗体と測温抵抗体とから前記流体の流量に関係する少なくとも２つの信号を出力する出力手段と、該出力された値を量子化する量子化手段と、前記２つ以上の量子化された信号に基づいて前記流量を演算する演算手段とを備え、前記量子化手段によって量子化された前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加され、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された前記複数の信号の大小を判定して、前記信号の大きな方を出力することを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記発熱抵抗体の近傍に設けられた温度補償抵抗体により前記発熱抵抗体を定温度駆動し前記流体の流量に関係する信号と前記発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部の各々に形成された測温抵抗体間の温度差により前記流量に関する信号とを出力する前記出力手段と、前記演算された値を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記流量に関係した少なくとも２つの信号は前記発熱抵抗体の発熱量と前記上流部及び下流部に形成された測温抵抗体間の温度差とに関する信号であることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項５】
請求項１又は２において、前記測温抵抗体は前記上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って複数段に配置されていることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項６】
請求項１又は２において、前記符号の種類によって前記関数を選択し、前記信号に符号を付加して調整された信号により前記流体の複数の流れ方向を検知可能としたことを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項７】
請求項１又は２において、前記量子化される信号の少なくとも１つが、オフセット電圧であり、該オフセット電圧に対する信号の大小によって前記関数を選択し、前記信号に符号を付加して調整された前記信号により前記流体の複数の流れ方向を検知可能としたことを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記複数のパラメータの少なくとも１つが、温度に対する関数であることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、前記量子化される前記２つ以上の信号を前記複数のパラメータと外部信号とにより調整可能としたことを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、前記量子化手段は、量子化の基準となる基準電圧を独立して設定できる複数の量子化手段から構成されることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記複数の量子化手段の少なくとも一つが差動入力を有する符号付きの量子化手段であることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１２】
請求項３〜１１のいずれかにおいて、前記複数の信号の少なくとも一つが、前記温度補償抵抗体により予め温度特性が付加されていることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかにおいて、前記測温抵抗体は前記上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って複数段に配置されていることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１４】
請求項３〜１３のいずれかにおいて、前記温度補償抵抗体は前記測温抵抗体の上流側に配置されていることを特徴とする熱式空気流量測定装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の熱式空気流量測定装置を搭載したことを特徴とする内燃機関。
【請求項１６】
気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体による発熱量に関する信号と、前記発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って形成された測温抵抗体の前記上流部及び下流部での温度差に関する信号と、前記温度差以外の前記流体の流れの差に応じた信号とに基づいて前記流体の流量及び方向を検出し、前記発熱抵抗体からの前記信号と前記温度差による前記信号とを量子化すると共に、前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加されて前記量子化され、該量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された複数の信号を各々乗算して出力することを特徴とする熱式空気流量測定方法。
【請求項１７】
気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体による発熱量に関する信号と、前記発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って形成された測温抵抗体の前記上流部及び下流部での温度差に関する信号と、前記温度差以外の前記流体の流れの差に応じた信号とに基づいて前記流体の流量及び方向を検出し、前記発熱抵抗体からの前記信号と前記温度差による前記信号とを量子化すると共に、前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加されて前記量子化され、該量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された前記複数の信号の大小を判定して、前記信号の大きな方を出力することを特徴とする熱式空気流量測定方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の熱式空気流量測定方法により空気流量を測定することを特徴とする内燃機関の空気流量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な熱式空気流量測定装置及びそれを用いた内燃機関並びにその吸気量検出に好適な熱式空気流量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車などの内燃機関の電子制御燃料噴射装置に設けられ吸入空気量を測定する空気流量装置として、熱式のものが質量空気量を直接検知できることから多数使われている。この際、発熱抵抗体は白金線をボビンに巻きつけてガラスでコーティングする、薄膜抵抗体をセラミック基板上やシリコン基板上に形成する等により構成されている。
【０００３】
流量の検出方法としては発熱抵抗体を一定温度に加熱し、流れが生じた際に流れる電流を直接検出する方式と、発熱抵抗体の両側に温度検出抵抗体を配置し、温度検出抵抗体の温度差により検出する方式等が上げられる。
【０００４】
特に、自動車において、４気筒以下のエンジンの低回転数、重負荷時のように、吸入空気量の脈動振幅が大きく一部逆流を伴う脈動流の場合、従来の空気流量装置では精度が低下するため流れの方向に応じた出力が要求される。発熱抵抗体の両側に温度検出抵抗体を配置し、温度検出抵抗体の温度差により検出する方式は、流れの方向に応じた出力が得られるため、逆流等の出力の検出に適している。
【０００５】
いずれの方式も用途に応じて一長一短があるため、アナログ回路で組み合わせて使う方式が特開平９-３１８４１２、特開平１１-５１９５４等に記載されている。これは、比較的感度の良い温度検出抵抗体の温度差出力が、高流量側では感度が飽和して劣化するため、低流量側で感度が悪く高流量側で感度の良い直接検出する方式の出力と差動増幅器で加算して出力するものである。
【０００６】
このように、比較的感度の良い温度検出抵抗体の温度差出力を補償するやり方としては、先の感度を補償するやり方以外に、ヒータの上昇温度により割り算して出力を補償するやり方が特公平６-６３８０１に、温度補償するやり方が特公平６-６４０８０等に記載されている。
【０００７】
他に、特に自動車用に温度検出抵抗体の温度差出力を補償するやり方として媒体温度を検出して補償するやり方が特開平６-１６０１４２等に記載されている。
【０００８】
一方、ＡＤ変換を用いたデジタル的なやり方として、測温抵抗体の出力によりゼロ点を補正するやり方が、特開平６-２３００２１に記載されている。また、デジタル的に温度を補正するやり方が、特開平１１-９４６２０に記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、特に温度検出抵抗体の温度差出力の精度を補償するやり方として、主にアナログ回路を用いた方式がこれまで色々と提案されている。アナログ回路においては、色々な用途に応じて流量の測定範囲の異なる装置を得、かつ精度を向上させるには回路や調整が複雑となり、コストアップ要因となっていた。デジタル的にゼロ点を補償する方式や、温度補償する方式も検討されていたが、センサ全体の感度の調整に関してはあまり考慮されていなかった。
【００１０】
本発明の目的は、出力特性の異なる特性のセンサを用いデジタル化された信号を用いた演算手段により感度向上が図られ、また流体の流れの向きに応じて出力でき、感度及び温度補正の容易な測定精度の高い熱式空気流量測定装置及びそれを用いた内燃機関とその熱式空気流量測定方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部に形成された測温抵抗体と、前記発熱抵抗体と測温抵抗体とから前記流体の流量に関係する少なくとも２つの信号を出力する出力手段と、前記流体の流量に関係する少なくとも２つの信号を検出する手段及び該検出された値を量子化（デジタル変換）する量子化手段（デジタル化手段）と、前記２つ以上の量子化された信号に基づいて前記流量を演算する演算手段と、前記量子化手段によって量子化された前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加され、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された複数の信号を各々乗算して出力すること、又は、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された前記複数の信号の大小を判定して、前記信号の大きな方を出力することを特徴とする熱式空気流量測定装置にある。
【００１２】
更に、本発明は、前述の熱式空気流量測定装置において、前記発熱抵抗体の近傍に設けられた温度補償抵抗体により前記発熱抵抗体を定温度駆動し前記流体の流量に関係する信号と前記発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部の各々に形成された測温抵抗体間の温度差により前記流量に関する信号とを出力する前記出力手段と、前記演算された値を補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
又、本発明は、前述の熱式空気流量測定装置において、前記流量に関係した少なくとも２つの信号は前記発熱抵抗体の発熱量及び前記上流部及び下流部に形成された測温抵抗体間の温度差とに関する信号であること、又、前記測温抵抗体は前記上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って複数段に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、気体の流体中に配置される少なくとも１つの発熱抵抗体による発熱量に関する信号と、前記発熱抵抗体の前記流体の上流部及び下流部の各々に前記発熱抵抗体の長手方向に沿って形成された測温抵抗体の前記上流部及び下流部での温度差に関する信号と、前記温度差以外の前記流体の流れの差に応じた信号とに基づいて前記流体の流量及び方向を検出し、前記発熱抵抗体からの前記信号と前記温度差による前記信号とを量子化（デジタル変換）して、前記２つ以上の量子化された信号に基づいて前記流量と方向とを演算すると共に、前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加されて前記量子化され、該量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された複数の信号を各々乗算して出力すること、又、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された前記複数の信号を各々集算して出力する特徴とする空気流量の熱式測定方法にある。
【００１５】
即ち、本発明は、発熱抵抗体と、温度補償抵抗により発熱抵抗体を定温度駆動し流量を検出する手段と、発熱抵抗体の両側に温度検出抵抗体を配置し温度検出抵抗体の温度差により流量を検出する手段と、発熱抵抗体の流量に応じた信号と温度差の流量に応じた信号を量子化手段（ディジタル化手段）と、双方の信号入力により量子化演算（デジタル演算）して補正及び調整を施す手段とを有し、前記量子化手段によって量子化された前記信号の少なくとも１つが前記流体の流れの向きに関する符号が付加されて前記量子化され、前記量子化手段によって量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された複数の信号を各々乗算して出力すること、又は、前記量子化された信号の少なくとも１つが、一次式以上の関数で表される複数のパラメータで調整され、該調整された前記複数の信号の大小を判定して、前記信号の大きな方を出力するものである。
【００１６】
本発明により、測定範囲の異なる用途においても、２つの異なる検出原理を用いた流量信号を用い、ディジタル的な最適化演算により、容易に出力感度を調整し、精度を向上することが可能となる。
【００１７】
本発明における前述の一次式以上の関数は、（ｑ１＝ａ１×ｆ１＋ｂ１、ｑ２＝ｆ２、…）、（ｑ１＝ｆ１、ｑ２＝ａ２×ｆ２＋ｂ２、…）及び（ｑ１＝ａ１×ｆ１＋ｂ１、ｑ２＝ａ２×ｆ２＋ｂ２、…）のいずれかで表されるものであり、温度に対する関数は、（ａ１＝ｃ１×Ｔａ＋ｄ１、ｂ１＝ｃ２×Ｔａ＋ｄ２、…）、及び前記量子化された信号に対する関数は、（ａ１＝ｇ１×ｆ１＋ｈ１、ｂ１＝ｇ２×ｆ１＋ｈ２、…）である。前述の関数は二次式又は三次式の関数を用いる事が出来る。
【００１８】
本発明により、測定範囲の異なる用途においても、２つの異なる検出原理を用いた流量信号を用い、ディジタル的な最適化演算により、容易に出力感度を調整し、精度を向上することが可能となる。
【００１９】
自動車などの内燃機関の吸入空気量を測定する熱線式空気流量計において、色々な用途に応じて流量の測定範囲の異なる装置を提供し、かつセンサ全体の感度を調整して精度を向上させると共に回路や調整を単純にしたものである。
【００２０】
以上の様なデジタル的な補正により感度が良好で精度の良い空気流量計を得ることで、自動車のエンジン制御における最適化が図られエンジンからの排ガスを低減できるといった効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明の熱式空気流量計の駆動回路図である。熱線駆動回路１は電源１０１に接続され空気流量に応じた出力する。熱線駆動回路１は発熱抵抗体２１１ａ、温度補償抵抗２１１ｃ、抵抗１３、１４、１７からなるホイーストンブリッジ回路により、ブリッジ中点の電位差がゼロになるように差動増幅器１５、トランジスタ１６によって発熱抵抗体２１１ａに流れる電流を調整するように構成されている。発熱抵抗体２１１ａの加熱温度が低いと、差動増幅器１５の出力が大きくなり、更に加熱するように動作する。この構成により空気流速によらず発熱抵抗体２１１ａの抵抗値は一定に、すなわち温度が一定値になるように発熱抵抗体２１１ａに流れる電流が制御される。このとき、発熱抵抗体２１１ａによる空気流速に対応する信号は、発熱抵抗体２１１ａを流れる電流を抵抗１３で電圧に変換することで電圧信号Ｖ２を得、デジタル補正回路２２０に入力する。
【００２２】
ここで発熱抵抗体２１１ａは、例えば板型のガラスやセラミック基板上に、発熱体として白金やタングステンの薄膜や厚膜が形成されたものである。
【００２３】
特に、発熱抵抗体２１１ａはシリコンなどの半導体基板上に、発熱体として白金やタングステンの薄膜や厚膜、ポリシリコン抵抗体や、単結晶シリコンの抵抗体が形成されたものである。
【００２４】
発熱抵抗体２１１ａは自動車等の内燃機関の吸気通路内に設けられ、吸気通路に流れる空気流量に対応した電圧出力Ｖ２が得られる。この電圧を差動増幅器で増幅して使うのが通常の直接検出するタイプの熱式空気流量計の構成である。
【００２５】
一方、発熱抵抗体２１１ａの両側に温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇを配置し、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇでブリッジを構成し中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２の差より抵抗体の温度差を検出する方式は、流れの方向に応じた出力が得られる。ここで温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇは電源電圧Ｖｒｅｆ１により一定電圧で駆動されるものである。この抵抗体の温度差を検出する方式は、差動で検出するため低流量側の感度が良く、逆流といった双方向の流れの検出に適しているが、定電圧で駆動されるため高流量側の感度が制限されやすい。
【００２６】
図２は発熱抵抗体２１１ａをシリコン半導体基板上２１１に薄膜で構成したパターン図の一例である。発熱抵抗体２１１aは縦長で抵抗が折り返したパターンで、この両側に温度検出用の抵抗体２１１d、２１１e、２１１f、２１１gが配置された構造となっている。この、発熱抵抗体２１１aと、温度検出用の抵抗体２１１d、２１１e、２１１f、２１１gは、例えばシリコン基板２１１の裏面からエッチングされ熱容量が小さなダイヤフラム構造部に抵抗体が配置されたものである。温度補償抵抗２１１cは、発熱抵抗体２１１aの加熱による温度影響が受けにくい場所に配置されている。
【００２７】
具体的な温度差の流量検出の原理を説明する。ここで通常空気の流れは、AからBに対して流れる。流れの無い場合でも、発熱抵抗体２１１aにより加熱されヒータに温度分布が生じる。温度検出用の抵抗体２１１d、２１１e、２１１f、２１１gは流れの無い状態では、理想的には抵抗値がすべて同じでありブリッジ回路を構成しても出力は発生しない。ここで空気の流れが生じると、発熱抵抗体２１１aの両側の温度分布が変わり、流量に応じた出力が得られる。具体的には、発熱抵抗体２１１aの上流側の温度検出用の抵抗体２１１d、２１１eの抵抗値が温度が下がることにより下がり、下流側の温度検出用の抵抗体２１１f、２１１gの抵抗値が、発熱抵抗体２１１aの熱を受けて温度が上がることにより上がり、上下流で生じた温度差を抵抗値の変化として得ることができる。
【００２８】
以上の様に、温度検出用の抵抗体を、発熱抵抗体２１１あの長手方向に複数用いてブリッジを構成すれば特に温度差の検出感度を向上させることができる。原理的には、上流側、下流側に２つの温度検出用の抵抗体を配置し、特に温度検知しない２つの抵抗体と組み合わせてブリッジを構成しても同様の検知が可能である。ただし、温度検出用の抵抗体の変化に対する出力電圧の感度が、先の発熱抵抗体２１１ａの長手方向に温度検出用の抵抗体を複数用いた場合よりも低下することになる。温度検出用の抵抗体の温度依存性が高いような場合では、上流側、下流側に各１つの合計２つの温度検出用の抵抗体を設けただけでも構わないが、温度検出用の抵抗体の温度依存性が低く出力感度が得にくい場合は、温度検出用の抵抗体を上流側と下流側とに各々複数、特に２個づつ設けるのが望ましい。
【００２９】
図３はシリコン基板上に形成した抵抗体の断面図である。抵抗パターンのある場所が最も厚みがある構造となっている。本実施例においては、この温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇのブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２も、デジタル補正回路２２０に入力する。デジタル補正回路２２０は、２つのアナログ・ディジタル変換器２２１ａ、２２１ｂを有し、流量に応じた電圧値をデジタル値に変換して読み取り、ディジタル量として演算により調整し、ディジタル・アナログ変換器２２４の出力電圧Voutとしてエンジンコントロールユニット等に信号を送るものである。ここでデジタル補正回路２２０は、ＣＰＵ２２２a、ＲＡＭ２２２b、ＲＯＭ２２２cからなる演算回路２２２と、発振器２２６、ＰＲＯＭ２２３等により構成される。ここでＰＲＯＭ２２３は、個別センサの出力感度のばらつき等を調整値として一回以上記録することができるものであればよく、電気的な書き換え可能なＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭ等にのみ限定されるものではない。
【００３０】
また、外部から供給される電圧Ｖｃｃを電源として内部の電源・保護回路２２８に入力し、外部電圧Ｖｃｃに依存した電源電圧Ｖｒｅｆ１としてスイッチ２２５ａ、２２５ｂを介し、アナログ・ディジタル変換器２２１ａ、２２１ｂ、ディジタル・アナログ変換器２２４に接続され基準として用いられている。ここでスイッチ２２５ａ、２２５ｂは、デジタル補正回路２２０の内部の基準電圧回路２２９で発生した電圧Ｖｒｅｆ２と、先の外部電圧Ｖｃｃに依存した電源電圧Ｖｒｅｆ１を切り替えるものである。ここでアナログ・ディジタル変換器２２１ａ、２２１ｂは、ブリッジ回路の出力Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖ２等を直接入力しているため精度が必要となるが、精度を確保し、かつ回路規模を小さくするには例えばΔΣ型のアナログ・ディジタル変換器を用いればよい。
【００３１】
本実施例では、先の発熱抵抗体２１１ａを流れる電流を抵抗１３で電圧に変換することにより得た電圧信号Ｖ２と、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇの流量に応じた温度差を示すブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２のデジタル化のアナログ・ディジタル変換器を分離して設けている。これは、双方の流量検出の原理によるものからで、それぞれに最適化し易い構成としたものである。
【００３２】
電圧信号Ｖ２は、フィードバックにより熱線駆動回路１のブリッジの電圧を変えているものであり、出力はデジタル補正回路２２０の電源Ｖｃｃ等には依存しない。そのため、アナログ・ディジタル変換の際には独立した基準電圧が必要となり、基準電圧Ｖｒｅｆ２を設けてアナログ・ディジタル変換器２２１ｂに基準として印可するものである。
【００３３】
これに対し、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇは電源電圧Ｖｒｅｆ１により一定電圧で駆動されるものであるが、電源電圧Ｖｒｅｆ１の変動によりブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２が増減する。これを取り除くための一つの方法が、アナログ・ディジタル変換器２２１ａの基準電圧を電源電圧Ｖｒｅｆ１として、電源電圧Ｖｒｅｆ１と同様にデジタル変換の際の読み値を変化させるものである。本実施例では、特にスイッチ２２５ａを設けてアナログ・ディジタル変換器２２１ａの基準電圧を切り替えられる構成としている。電源電圧Ｖｒｅｆ１の変動が非常に少ない場合は、基準電圧回路２２９の基準電圧Ｖｒｅｆ２でも構わない。
【００３４】
また、ディジタル・アナログ変換器２２４も同様に、スイッチ２２５ｂにより基準電圧を変えることが出来るようになっている。これは、アナログ値でインターフェイスする場合の基準を自由に選択するためであり、接続されるコントロールユニット側のアナログ・ディジタル変換器の基準電圧と、外部から供給される電圧Ｖｃｃが同様もしくは、同期して変動する場合は電源電圧Ｖｒｅｆ１を基準とし、コントロールユニット側とは関連性が無い場合は独立した基準電圧Ｖｒｅｆ２を選択し、対応するコントロールユニットによって対応が容易でアナログインターフェイスのアンマッチングによる誤差の少ない構成としたものである。
【００３５】
デジタル補正回路２２０を、以上の様な構成とすることで出力の感度が向上し、調整の容易な空気流量計を得ることができる。詳細な動作を図４により説明する。先に説明した、発熱抵抗体２１１ａを流れる電流を抵抗１３で電圧に変換することにより得た電圧信号Ｖ２の流量に対する出力特性をｆ１とし、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇの流量に応じた温度差を示すブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２の差電圧ｄＶの、流量に対する出力特性をｆ２としている。
【００３６】
出力特性をｆ１は、流量がゼロの状態でも発熱抵抗体２１１ａの加熱電流が流れるため、原点を通らないオフセットした出力電圧特性となる。出力特性は、流量がゼロの状態では自己加熱時の自然対流等によるゼロ点変動が生じ易いが、高流量においては電源電圧が許す範囲で出力が飽和しない特性となる。このため、熱容量の小さな発熱抵抗体２１１ａを用いた場合には特に、低流量側の感度が悪化することになるが高流量側に関しては感度が良好な特性となる。
【００３７】
これに対して、出力特性ｆ２はブリッジの差の出力をとるため、理想的には流量ゼロで原点を通る特性となる。特に、流量ゼロからの低流量側の感度が良好となるが、高流量側においては抵抗の温度差が付きにくくなり、変化が小さく出力が飽和する様な特性となりやすい。
【００３８】
以上の特性を実際に用いるには通常、差動増幅器等で増幅しゼロ点を調整するゼロスパン調整をアナログ的に施す。それによって見かけ上の感度特性は比較的良くなるが、出力特性ｆ１、ｆ２の基本的な感度の傾向は変わらない。すなわち、出力特性ｆ１は、低流量の感度が悪く高流量側の感度が良いのに対し、出力特性ｆ２は、低流量の感度が良く高流量側の感度が悪いと相反する特性となる。これらの特性を改善するために、差動増幅器等で構成するアナログ的な演算回路により特性を変化させることが考えられる。しかしながら感度補償のためのアナログ的に複雑な演算と、センサの個体差を補償するための調整等を全てアナログ的にすることは調整回路を複雑にし、調整方式も複雑となりコスト増の要因となる。
【００３９】
以上の点を改善すべく、先に述べたデジタル補正回路２２０を用いてデジタル的な演算を施すことにより目的を達成できる。具体的には、出力特性ｆ１、ｆ２を一次以上の関数式によりそれぞれの感度を補正する。
【００４０】
0003752962.tif 000002
【００４１】
次に感度を補正した結果どうしを乗算する。
【００４２】
0003752962.tif 000003
【００４３】
その結果、出力特性ｆ１、ｆ２の基本的な感度の傾向に対し、低流量側から高流量側まで感度の良好な特性を得ることが出来るようになる。図５に示すように、
【式３】の演算結果を実際に用いるには、さらにインターフェイスの際に出力レベルの調整が必要となる。
【００４４】
0003752962.tif 000004
但し、A=ga・a1・a2,B=ga・a1・b2,C=ga・a2・b1,D=ga・b1・b2+offとする。
【００４５】
以上の様に、デジタル的な補正手段を設けることで、基本的なセンサの感度補正と出力補正が同時にかつ容易に可能となる。以上の様な
【式１】から
【式４】までを、順番に計算してもよいし、
【式５】のように、一括して計算しても良い。
【式５】の場合は、事前にパラメータを計算し、その結果を記録することで、個別に補正パラメータを持つよりも変数の数が少なくてすむという利点がある。
【００４６】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２の異なる特性のセンサを用いた場合にデジタル的な演算手段により感度向上が図られ、また感度補正のための変数が少なくなり調整が簡素化されるといった効果がある。
【００４７】
図６は、本発明の実施例によるセンサ出力電圧特性補正の一例を示す線図である。空気流量の流れの向きを考慮してデジタル的な補正手段を用いた場合の実施例である。先に述べた、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇの流量に応じた温度差を示すブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２の差電圧ｄＶの流量に対する出力特性をｆ２は、流れの方向に応じて出力が符号付きで得られる。図６には出力特性ｆ１、ｆ２を一次以上の関数式により感度を補正した出力、ｑ１、ｑ２を示す。
【００４８】
温度差式の出力ｑ２は流量がプラスの場合はプラスの出力で、流量がマイナスの場合はマイナスの出力となる。これは、例えば先のデジタル補正回路２２０のアナログ・ディジタル変換器２２１ａが差動入力可能な構成であり、プラスマイナスのアナログ差動入力に対して符号付きのデジタル信号に変換するような構成の場合に達成される。特に、流れの向きにより感度が異なる場合は、
【式２】においてパラメータａ２、ｂ２を流れの向きに応じてａ２ｕ、ｂ２ｕ、ａ２ｄ、ｂ２ｄと複数用意し、感度を変えることで最適化を図ることも可能である。
【００４９】
これに対し、直熱式の出力ｑ１は流量がプラスの場合でも、マイナスの場合でもプラスの出力で流れの方向に対して符号が付かない。これは、例えば先のデジタル補正回路２２０のアナログ・ディジタル変換器２２１ｂがグランド基準に入力可能な構成であり、プラスのアナログ入力に対して符号無しのデジタル信号に変換するような構成の場合に達成される。この場合特に
【式１】において、パラメータａ１、ｂ１によりｑ２のゼロ点と、ｑ１のゼロ点を一致させるように感度を調整する。
【００５０】
以上の様な符号付きの温度差式の出力ｑ２と、符号無しの直熱式の出力ｑ１を用いた場合にでも、先の実施例に述べたように
【式３】により感度補正の演算をすればよいが、乗算結果ｑ３も符号付きとする必要がある。
【００５１】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なり、かつ符号無しの出力と符号付きの出力といった符号の異なる特性であっても、ディジタル的に補正することで容易に符号付きの演算を実現でき、流量の流れの向きによらず感度補正ができ、性能が向上するといった効果がある。
【００５２】
図７は、空気流量の流れの向きを考慮してデジタル的な補正手段を用いた場合のセンサ出力電圧と流量との関係を示す線図である。先に述べた、温度差式の出力ｑ２は流れの方向に応じて出力が符号付きで得られる。これに対し、直熱式の出力ｑ１は流れの方向に対して符号が付かない。しかしながら、この場合特に
【式１】においてパラメータａ１、ｂ１により、高流量側で温度差式の出力ｑ２を超え、ｑ２のゼロ点と、ｑ１のゼロ点を一致させるように感度を調整する。また、温度差式の出力ｑ２の符号を判定することで、流量がマイナスの場合に直熱式の出力ｑ１に符号を付けた出力−ｑ１を準備する。
【００５３】
低流量側の感度と高流量側の感度を両立するために、温度差式の出力ｑ２と直熱式の出力ｑ１とを大小判定する。これは、例えば流量がプラスの場合は大きい方を、流量がマイナスの場合は小さい方を選択するといった条件判定により実現される。この場合は、次の様になる。
【００５４】
0003752962.tif 000005
【００５５】
ここで、マイナスは符号付きを現している。パラメータを最適化することにより、流量に応じて選択した流量出力ｑ３は、切り替え時の段差の少ない滑らかな曲線を得ることも出来る。また、判定演算により先の
【式３】に示すような乗算処理を省くことができる。
【００５６】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なり、かつ符号無しの出力と符号付きの出力といった符号の異なる特性であっても、ディジタル的な補正及び判定手段により感度補正ができ、簡単に性能が向上するといった効果がある。
【００５７】
図８は、吸気温度による誤差と特性補正の一例を示す線図である。特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なる特性を組み合わせて用いた場合の温度特性の改善を図るものである。常温時に対して吸気温度が変化した場合の出力誤差を考えると、直熱式の出力ｆｔ１は吸気温度に応じて加熱温度も上昇するため吸気温度に対してプラスの温度特性を持ちやすい傾向がある。これに対し、温度差式の出力ｆｔ２は定電圧で駆動した場合マイナスの温度特性を持ちやすい傾向がある。これらの温度特性の中で直熱式の出力ｆｔ１は、ブリッジ内の温度補償抵抗１７の変更により特性を変えることができる。しかしその場合では、必ずしも温度特性が一様でないため調整が複雑となる。これに対し、デジタル的に演算補正をすることで、各特性の温度に対する誤差の割合を変えることで温度特性を改善が容易に可能となる。
【００５８】
これは、先に述べた
【式１】
【式２】において吸気温度に対する変化の割合に応じて、各パラメータを設定することで可能となる。例えば、直熱式の出力ｆｔ１が温度差式の出力ｆｔ２よりも極性が逆で2倍大きいとすると、
【式１】
【式２】のパラメータを調整し、温度特性が逆となる特性ｑｔ１、ｑｔ２を得る。これを
【式３】を用いて演算することで、吸気温度特性の良好な特性ｑｔ３を得ることが出来る。
【式１】のパラメータは例えば次のように吸気温度Taに対して補正される。
【００５９】
0003752962.tif 000006
【００６０】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なり、かつ温度特性が異なる特性であっても、ディジタル的な補正手段を用いることで温度特性性能が向上するといった効果がある。
【００６１】
図９は、流量による誤差と特性補正の一例を示す線図である。特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なる特性を組み合わせて用いた場合の流量依存特性の改善を図るものである。これは、流量に応じた出力の基本特性に対して周囲温度や、素子のバラツキ等による変動の具合を示す。一般に、直熱式の出力ｆｅ１、温度差式の出力ｆｅ２共に低流量側での誤差が大きくなる。これは、相対的な誤差であるため流量が小さくなるほど変動に対する許容量が減り、見かけ上の変動が同じでも誤差の割合が増加するためである。この様な場合でも、先の吸気温度の補正と同様にパラメータを調整することで、流量依存性が改善される。例えば、直熱式の出力ｆｅ１が温度差式の出力ｆｅ２の誤差がに対して、流量依存性が最小となる特性ｑｅ１、ｑｅ２を得る。これを
【式３】を用いて演算することで、流量依存性の良好な特性ｑｅ３を得ることが出来る。
【式１】のパラメータは例えば次のように直熱式の出力ｆ１に対して補正される。
【００６２】
0003752962.tif 000007
【００６３】
これまで述べた、各特性に対して最適なパラメータを予め計算し各センサに最適なパラメータを用いてディジタル的な補正を施すことで、感度が最適で吸気温度特性、流量依存性が良好な空気流量計を得ることが可能となる。
【００６４】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なるセンサを用いて、各使用条件に対してディジタル的な補正手段を用いて最適化を図ることで、感度が最適で吸気温度特性、流量依存性が良好な空気流量計を低コストで得ることができるといった効果がある。
【００６５】
特に出力特性ｆ１、ｆ２の異なる特性のセンサを用いた場合にデジタル的な演算手段によりより感度向上が図られ、また感度補正のための変数が少なくなり調整が簡素化されるといった顕著な効果がある。同時に、流量の流れの向きに応じて感度補正、温度補正が容易となり性能が向上するといった効果がある。更に、空気流量測定精度が向上するので、自動車のエンジン制御に用いる際にはエンジンの排ガスを低減できる効果がある。
【００６６】
（実施例２）
図１０は本発明の熱式空気流量計の駆動回路図である。これは、先の図１に対してデジタル補正回路２２０内の基準電圧を外部に設けた場合の構成の一例である。熱線駆動回路１は電源１０１に接続され空気流量に応じた出力する。電源回路５も同様に、電源１０１に接続され基準電圧回路５１により電圧Ｖｒｅｆ３を発生する。この電圧Ｖｒｅｆ３はデジタル補正回路２２０、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇによるブリッジ回路の電源として供給される。
【００６７】
本実施例においては、この温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇのブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２は、抵抗３２、３３、３４、３５、３６、３７と、差動増幅器３１によりオフセット電圧Ｖｏｆｆを基準として増幅された温度差電圧Ｖｂ３として、デジタル補正回路２２０のアナログ・ディジタル変換器２２１ｃに入力する。
【００６８】
また、先の発熱抵抗体２１１ａを流れる電流を抵抗１３で電圧に変換することにより得た電圧信号Ｖ２と、熱線駆動回路１のブリッジ回路の印可電圧Ｖ１を抵抗２１２、２１３で分圧した電圧Ｖｒ１を、同様にデジタル補正回路２２０のアナログ・ディジタル変換器２２１ｃに入力する。アナログ・ディジタル変換器２２１ｃは、基準電圧回路５１により発生した電圧Ｖｒｅｆ３を基準とし、流量に応じた電圧値をデジタル値に変換して読み取りディジタル量として演算により調整し、ディジタル・アナログ変換器２２４の出力電圧Voutとしてエンジンコントロールユニット等に信号を送るものである。
【００６９】
ここでディジタル・アナログ変換器２２４は、基準電圧回路５１により発生した電圧Ｖｒｅｆ３と、外部電圧Ｖｃｃをスイッチ２２５ｂにより切り替え可能な構成としている。これは、アナログ値でインターフェイスする場合の基準を自由に選択するためであり、接続されるコントロールユニット側のアナログ・ディジタル変換器の基準電圧と、外部から供給される電圧Ｖｃｃが同様もしくは、同期して変動する場合はを電圧Ｖｃｃ基準とし、コントロールユニット側とは関連性が無い場合は独立した基準電圧Ｖｒｅｆ３を選択し、対応するコントロールユニットによって対応が容易でアナログインターフェイスのアンマッチングによる誤差の少ない構成としたものである。
【００７０】
ここでアナログ・ディジタル変換器２２１ａ、２２１ｂは、入力が多数となるため一つのアナログ・ディジタル変換器をスイッチで切り替えて使う様な構成とすることが望ましい。変換スピードを確保し、かつ回路規模を小さくするには例えば逐次比較型のアナログ・ディジタル変換器を用いればよい。その場合、アナログ・ディジタル変換器２２１ｃはグランド基準に入力可能な構成であり、プラスのアナログ入力に対して符号無しのデジタル信号に変換するような構成となる。
【００７１】
図１１は双方向の空気流量に対するセンサ出力電圧特性演算補正の一例を示す線図である。デジタル補正回路２２０を、以上の様な構成とすることでも先の実施例と同様に出力の感度が向上し、調整の容易な空気流量計をより小さな回路規模で得ることができる。先に説明した、発熱抵抗体２１１ａを流れる電流を抵抗１３で電圧に変換することにより得た電圧信号Ｖ２の流量に対する出力特性をｆ１とし、温度検出抵抗体２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆ、２１１ｇのブリッジ中点の電位Ｖｂ１、Ｖｂ２をオフセット電圧Ｖｏｆｆを基準として増幅した温度差電圧Ｖｂ３の流量に対する出力特性をｆ２としている。
【００７２】
ここで、出力特性をｆ１には電圧信号Ｖ２の代わりにブリッジ回路の印可電圧Ｖ１を抵抗２１２、２１３で分圧した電圧Ｖｒ１を用いても構わない。Ｖ２、Ｖ１の違いは温度特性の違いであり、抵抗１７により温度特性が調整されるがＶ２よりもＶ１の方が温度依存性を小さくし易いという特徴がある。また、発熱抵抗体２１１ａの両端の電圧を測定することで、発熱抵抗体２１１ａの加熱温度Ｔｈを計算でき、温度依存性を低減するために加熱温度Ｔｈを用いた温度補償を施すこともできる。この場合の各パラメータの演算は例えば次のようになる。
【００７３】
0003752962.tif 000008
【００７４】
流量に対する出力特性をｆ２は、流れの方向に応じて出力が増減して得られる。温度差式の出力ｑ２は、オフセットした流量ｑ０に対して流量がプラスの場合はプラスの出力で、流量がマイナスの場合はマイナスの出力となる。特に符号が付かないためオフセットした流量ｑ０を考慮した補正演算が必要となる。直熱式の出力ｑ１は流量がプラスの場合でも、マイナスの場合でもプラスの出力のみで、流れの方向を考慮する必要が無い。
【００７５】
以上の様な符号無しのオフセットされた温度差式の出力ｑ２と、符号無しの直熱式の出力ｑ１を用いた場合には、流れの向きを考慮した補正演算とする必要がある。
【００７６】
一例として、先の
【式１】
【式２】により出力特性ｆ１、ｆ２より、感度補正されたｑ１、ｑ２を得る。ここで流量がプラスの範囲を領域ａとし、その場合の温度差式の出力をｑ２ａ、直熱式の出力をｑ１ａとし、流量がマイナスの範囲を領域ｂとし、その場合の温度差式の出力をｑ２ｂ、直熱式の出力をｑ１ｂとする。これらを、乗算して得られる補正出力は流量により条件を分離して行う。
【００７７】
0003752962.tif 000009
【００７８】
図１２は双方向の空気流量に対するセンサ出力電圧特性判定補正の一例を示す線図である。図１２に示すように、これはオフセットした流量及び、流れの向きによる領域判定を用いて大小判定により感度補正を施すものである。いずれも先の実施例と同様の効果が得られる。
【００７９】
本実施例によれば、特に出力特性ｆ１、ｆ２が異なり、かつ符号無しの出力特性であっても、ディジタル的に補正することで容易に符号付きの相当の演算を実現でき、流量の流れの向きによらず感度補正ができ、性能が向上するといった効果がある。また、これを実現するためのデジタル補正回路２２０の構成が簡単になるため、汎用性のあるマイクロコンピュータを用いても達成が容易であるといった効果がある。
【００８０】
（実施例３）
図１３は本発明の熱式空気流量計の駆動回路図である。図１３に示すように外部電圧Ｖｃｃをアナログ・ディジタル変換器２２１ｃに直接入力して、外部電圧に対する依存性の演算をデジタル補正回路２２０の中で演算しても、これまでと同様の効果が容易に得られる。また、温度補償抵抗２１１cの両端電圧を入力することで吸気温度が計算でき、吸気温度の補正及び吸気温度の出力に用いることができる。本実施例ではディジタル・アナログ変換器２２４ｂを設け吸気温度のアナログ出力を実現している。本実施例によれば、チャンネル数の多いアナログ・ディジタル変換器を用いることで、より高精度にかつ高機能な空気流量計を得ることができる。
【００８１】
（実施例４）
図１４は本発明の熱式空気流量計の駆動回路図である。図１4に示すようにブリッジ電圧Ｖ１を分圧して検出する際、分圧抵抗の片方を、温度補償抵抗２１１cと同様の温度係数を持つ抵抗体２１１ｈや、サーミスタ等を用いることで、Ｖ１出力の温度特性を別途改善することも可能となる。この様にすることで、温度検出抵抗体２１１d、２１１e、２１１f、２１１gの温度特性に対し、より汲め細かく温度依存性をあらかじめ所望の特性に改善できる。分圧抵抗の配置を変えれば、温度特性の方向性（プラス温度特性か、マイナス温度特性か）も変えることができる。また、吸気通路内に配置された温度補償抵抗体２１１ｈに対し、分圧抵抗２１３をディジタル補正回路２２０内部、もしくはディジタル補正回路２２０が実装された基板内に配置され、基板温度を検出するために所望の温度係数を持つ抵抗体とすることで、基板温度の影響も低減することが可能となる。
【００８２】
図１５は吸気温度に対する各抵抗体の温度依存性を示す線図である。図に示すように、本来の直熱式の温度特性ｖｔ１に対し、温度補償抵抗体２１１ｈにより特性を改善したｖｔａを得る。これに対し、基板温度を補償したｖｔｍにより吸気温度、基板温度を補償した出力ｖｔ３を得ることができる。
【００８３】
以上の結果をデジタル補正回路２２０の中で演算することで、温度特性の良好な出力をえることができる。本実施例では吸気温度に依存した抵抗体２１１ｈを設け吸気温度の補償をあらかじめ施すことで、チャンネル数の少ないアナログ・ディジタル変換器を用いても、温度特性の良好な空気流量計を得ることができる。
【００８４】
（実施例５）
図１６は、演算補正と出力切り替え出力の一例を示す回路図である。本発明の入出力のソフトウェア処理を説明する。図１６は、アナログディジタル変換処理３１１ａ、３１１ｂにより得た信号ｆ２、ｆ１を、先の実施例で説明したようにディジタル演算補正処理３１２によりパラメータａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２等を用いて特性を改善した信号ｑ３を得る。この信号ｑ３を空気流量変換処理３１３ａにより空気流量に変換した信号ｑｖ３を得る。ここで、例えばこの空気流量は電圧―流量変換マップと呼ぶテーブルにより電圧を流量に変換したものである。この、電圧―流量変換マップと呼ぶテーブルはセンサ毎に個別に用意するものであってもよいし、代表特性を用いてセンサ毎に個別に補正テーブルを別途用意するものであってもよい。これらは、一度以上の書き込みが可能で電源がなくても記録が保持されるＰＲＯＭと呼ぶ記憶素子等にに記録される。
【００８５】
本実施例において、信号に関しては演算後の信号ｑ３、空気流量に変換された信号ｑｖ３を外部からの信号により切り替え可能なソフトスイッチ３１６ａで切り替え、出力に関してはパルス変換処理３１４により周波数に変換された出力ｆｏｕｔ、ディジタル・アナログ変換処理３１５された電圧値Ｖｏｕｔをソフトスイッチ３１６ｂ，３１６ｃにより切り替えることで図１７に示すような出力を任意に得ることが可能となる。これは、ディジタル化することにより容易に実現できるものであり、複数の出力インターフェイスを一つのディジタル補正回路２２０により実現することで部品の共通化が図られ低コスト化が可能となる効果がある。
【００８６】
（実施例６）
図１８は、演算補正と出力切り替え出力の一例を示す回路図である。別の入出力のソフトウェア処理を説明する。図１８は、アナログディジタル変換処理３１１ａ、３１１ｂにより得た信号ｆ２、ｆ１を、個別に図１９に示すような電圧―流量変換マップと呼ぶテーブルにより電圧を流量に変換する。これは、二つの信号の特徴が異なるため、別々にテーブルを用意するものである。個別に空気流量変換処理３１３ｂ，３１３ｃにより変換された信号ｑｖ２，ｑｖ１は、演算処理３１２により先の実施例のように出力の感度を補償した信号ｑｖ３を得、パルス変換処理３１４によりディジタル信号をパルス信号のデューティに変換する。これを、外部からの信号により切り替え可能なソフトスイッチ３１６ｄで複数の異なる特性をもったフィルタ３１７ａ，３１７ｂ、フィルタなし等を切り替え、パルス出力もしくは平滑されたアナログ信号を得ることが可能となる。特に、フィルタの特性を用途に応じて変えることで高精度なアナログ出力を得ることも可能となる。一般的に、このようなパルスをフィルタ変換した場合は、精度と応答性の関係がトレードオフとなるため、応答性を要求する場合や、制度を要求する場合でもディジタル化により容易に対応が可能となる。図２０に出力特性の一例を示すが、流量に対しての出力信号をディユーティα、出力電圧ともに同様な直線化した出力を得ることができる。以上の結果により、低コストで高精度の出力を得ることができるという効果がある。
【００８７】
（実施例７）
図２１は、演算補正と空気流量変換後の切り替え出力の一例を示す回路図である。他別の入出力のソフトウェア処理を説明する。図２１は、アナログディジタル変換処理３１１ａ、３１１ｂにより得た信号ｆ２、ｆ１を、個別に図１９に示すような電圧―流量変換マップと呼ぶテーブルにより電圧を流量に変換する。これは、二つの信号の特徴が異なるため、別々にテーブルを用意するものである。個別に空気流量変換処理３１３ｂ，３１３ｃにより変換された信号ｑｖ２，ｑｖ１は、演算処理３１２により先の実施例のように出力の感度を補償した信号ｑｖ３を得る。これを、外部からの信号により切り替え可能なソフトスイッチ３１６ｅで３つの異なる空気流量を、ディジタル・アナログ変換処理３１５された電圧値Ｖｏｕｔとして得ることが可能となる。出力特性を図２２に示す。また、演算処理３１２においては複数の補正パラメータをｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４．．．．を用意することで、２つの流量信号ｑｖ２，ｑｖ１と演算後の出力ｑｖ３の相互関係を調整できる。これは、出力の調整等において特に有効であり、容易にかつ精度よい調整が可能となる。一例を示すが、初期特性において異なる特性、異なる温度特性を持つ信号ｑｖ２，ｑｖ１を先にソフトスイッチ３１６ｅによりアナログ値として読み取り、補正パラメータａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２，ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４．．．．を用いて補正後の信号ｑｖ３を得る。信号ｑｖ２，ｑｖ１がばらついたりした場合に特に、パラメータの抽出が容易になり、感度、温度に対してより精度のよい信号を得ることができる。
【００８８】
これは特に、汚れ等により特性が変化するような場合に信号ｑｖ２，ｑｖ１、ｑｖ３を個別に得ることで、誤差の補正、再調整が容易になり長期的な特性を補償することができるようになる。本実施例においては、より高度な調整により高精度なセンサを低コストで提供することが可能となる。
【００８９】
以上の様なデジタル的な補正により感度が良好で精度の良い空気流量計を得ることで、自動車のエンジン制御における最適化が図られエンジンからの排ガスを低減できるといった効果がある。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によれば、出力特性の異なる特性のセンサを用いデジタル化された信号を用いた演算手段により感度向上が図られ、また流体の流れの向きに応じた出力が得られ、それによる感度及び温度補正が容易な測定精度の高い熱式空気流量測定装置とその測定方法及び熱式空気流量計が得られる。更に、以上のデジタル的な補正により感度が良好で精度の良い空気流量計を得ることで、自動車のエンジン制御の最適化が図られるので、エンジンからの排ガスを低減できる効果がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱式空気流量測定装置の駆動回路図。
【図２】シリコン基板上に形成された発熱抵抗体を有する熱式空気流量計のパターン図。
【図３】図２のＡ−Ｂの断面図。
【図４】本発明の熱式空気流量計の出力電圧特性補正の一例を示す線図。
【図５】空気流量に対する熱式空気流量計の出力電圧特性の出力調整の有無。
【図６】双方向の空気流量に対する熱式空気流量計の出力電圧特性の演算補正の一例を示す線図。
【図７】双方向の空気流量に対する熱式空気流量計の出力電圧特性の判定補正の一例を示す線図。
【図８】吸気温度による誤差と特性補正の一例を示す線図。
【図９】流量による誤差と特性補正の一例を示す線図。
【図１０】本発明の熱式空気流量測定装置の駆動回路図。
【図１１】双方向の空気流量に対する熱式空気流量計の出力電圧特性の演算補正の一例を示す線図。
【図１２】双方向の空気流量に対する熱式空気流量計の出力電圧特性の判定補正の一例を示す線図。
【図１３】本発明の熱式空気流量測定装置の駆動回路図。
【図１４】本発明の熱式空気流量測定装置の駆動回路図。
【図１５】吸気温度、基板温度による誤差と特性補正の一例を示す線図。
【図１６】演算補正と出力切り替え出力の一例を示す線図。
【図１７】空気流量に対するセンサ出力特性の一例を示す線図。
【図１８】演算補正と出力切り替え出力の一例を示す線図。
【図１９】アナログディジタル変換入力値に対する空気流量への変換特性を示す線図。
【図２０】空気流量に対するセンサ出力特性の一例を示す線図。
【図２１】演算補正と空気流量変換後の切り替え出力の一例を示す線図。
【図２２】空気流量に対するセンサ出力特性の一例を示す線図。
【符号の説明】
１・・熱線駆動回路，５・・電源回路，１０１・・電源，２１１・・シリコン基板，２１１a・・抵抗発熱体，２１１c・・温度補償抵抗，２１１d、２１１e、２１１f、２１１g・・温度検出抵抗体，１３，１４，１７， ３２，３３，３５，３６，３７，２１２，２１３・・抵抗，１５，３１・・差動増幅器，１６・・トランジスタ，５１・・基準電圧， ２２０・・デジタル補正回路，２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ・・アナログ・ディジタル変換器，２２２・・演算回路，２２２ａ・・ＣＰＵ，２２２ｂ・・ＲＡＭ，２２２ｃ・・ＲＯＭ ，２２３・・ＰＲＯＭ，２２４，２２４ｂ・・ディジタル・アナログ変換器，２２５ａ，２２５ｂ・・スイッチ，２２６・・発振器，２２７・・シリアルコミュニケーションインターフェイス，２２８・・電源・保護回路、３１１ａ，３１１ｂ・・アナログディジタル変換処理，３１２・・演算処理，３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃ・・空気流量変換処理，３１４・・パルス変換処理，３１５・・ディジタルアナログ変換処理，３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃ，３１６ｄ，３１６ｅ・・ソフトスイッチ，３１７ａ，３１７ｂ・・フィルタ。
【図１】
0003752962.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0003752962.tif 000024
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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