專利名稱：集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體測量領域，尤其是涉及一種集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法。
背景技術：
空氣流量傳感器是汽車發(fā)動機電子燃油噴射系統(tǒng)中的重要部件，它的性能好壞是影響發(fā)動機動力性、油耗、尾氣排放等發(fā)動機性能的重要因素。電子控制汽油噴射發(fā)動機為了在各種運轉工況下都能獲得最佳濃度的混合氣，必須正確地測定每一瞬間吸入發(fā)動機的空氣量，以此作為ECU計算(控制)噴油量的主要依據(jù)。電噴系統(tǒng)的中央控制器(ECU)根據(jù)空氣流量傳感器送出的信號控制相應油量噴射，以確保各種工況下的“空燃比”。如果空氣流量傳感器或線路出現(xiàn)故障，ECU得不到正確的進氣量信號，就不能正常地進行噴油量的控制，將造成混合氣過濃或過稀，使發(fā)動機運轉不正常。
空氣流量傳感器將空氣流量變換成電壓信號，一般空氣流量傳感器原理均采用應用空氣流動時(流速)所帶走熱量引起溫度變化的原理。但是同樣的空氣流量，在空氣溫度、濕度不同時，所帶走的熱量也不同。因此，一般的氣體流量傳感器并不能正確反映汽車發(fā)動機在不同地區(qū)，不同季節(jié)環(huán)境條件下實際的氣體流量，從而影響了發(fā)動機電子燃油噴射系統(tǒng)的控制精度，降低了發(fā)動機的性能。
為此，人們進行了長期的探索，提出了多種多樣的實施方案。例如，中國專利文獻公開了一種流量傳感器及溫度傳感器(申請?zhí)朇N200510051725.4)，流量傳感器，通過防止外部環(huán)境溫度條件對測量精度的不良影響，提高測量精度，使得即使是粘度較高的粘性流體或微小流量，也可正確測定在配管內(nèi)流動的流體的流量，而且易于組裝；該流量傳感器具有流量檢測部、翅片、及輸出端子，該流量檢測部通過夾著絕緣體地層壓發(fā)熱體和感溫體而形成，該翅片在該流量檢測部接合一端，該輸出端子電連接于流量檢測部，在樹脂殼體內(nèi)收容流量檢測部，在該殼體外部凸出翅片和輸出端子的端部；其特征在于在上述樹脂殼體內(nèi)部設置空洞部，在該空洞部設置流量檢測部。該方案雖然在一定程度上提高了測量的精度，但是由于沒有將空氣溫度、濕度等因素考慮進去，即便實際測量的誤差很小，也仍然會存在無法正確控制噴油量的問題，造成空燃比不合理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術所存在的同樣的空氣流量，在空氣溫度、濕度不同時所帶走的熱量也不同，不能正確反映汽車發(fā)動機在不同地區(qū)，不同季節(jié)環(huán)境條件下實際的氣體流量，從而影響了發(fā)動機電子燃油噴射系統(tǒng)的控制精度，降低了發(fā)動機的性能等的技術問題；提供了一種設計合理，能夠準確控制噴油量，提高發(fā)動機性能的集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法。
本發(fā)明還有一目的是解決現(xiàn)有技術所存在的結構較為復雜，制作成本高，影響發(fā)動機的使用壽命等的技術問題；提供了一種結構簡單，制作成本低，易于實施，自動實現(xiàn)氣體流量換算的集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法。
本發(fā)明再有一目的是解決現(xiàn)有技術所存在的信號的處理不甚合理，容易造成測量誤差，系統(tǒng)運行不夠平穩(wěn)等的技術問題；提供了一種信號處理過程合理，測量精度高，系統(tǒng)運行平穩(wěn)的集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法。
本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的集成控制的氣體流量傳感器，包括流量傳感頭，其特征是在所述的流量傳感頭與單片機相連，在單片機上還連接有溫度傳感頭和濕度傳感頭，上述的流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭均與單片機的流量轉換處理單元相連，所述的流量轉換處理單元連接在流量電壓轉換單元。
作為優(yōu)選，所述的流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭分別連接有流量運算放大器、溫度運算放大器和濕度運算放大器。
作為優(yōu)選，所述的流量運算放大器、溫度運算放大器和濕度運算放大器與A/D轉換單元相連，所述的A/D轉換單元與流量轉換處理單元相連。
作為優(yōu)選，所述的A/D轉換單元和流量轉換處理單元之間還連接有用于存儲測量數(shù)據(jù)的存儲單元，流量轉換處理單元通過查詢單元調用存儲單元中的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
本發(fā)明創(chuàng)造性地將空氣溫度、濕度等因素考慮到測量過程中來，在現(xiàn)有的氣體流量傳感器上增加了溫度傳感頭和濕度傳感頭。并將流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭采集到的信號通過放大、模數(shù)轉換處理成計算機能夠計算的信號，并通過計算機將測量到的流量值換算成實際流量值，以便于正確控制噴油量。
上述的裝置是通過下述方法實現(xiàn)對空氣流量的集成控制的。氣體流量傳感器的集成控制方法，其特征是在包括如下工作步驟a.分別由流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭檢測出氣體流量傳感器工作時的氣體流量值、溫度值和濕度值；b.將上述的氣體流量值、溫度值和濕度值輸入至單片機，并由單片機的流量轉換處理單元進行流量轉換處理；c.流量轉換處理后得到上述氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過轉換后所對應的氣體實際流量值，并根據(jù)氣體實際流量值產(chǎn)生相應的電壓值。
作為優(yōu)選，上述的步驟b中，所述的流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭所得的氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過信號放大和A/D轉換處理后，將模擬信號放大并轉換成數(shù)字信號后輸入單片機的存儲單元，流量轉換處理單元通過查詢單元調用存儲單元中的所需的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
作為優(yōu)選，上述的步驟b中，氣體實際流量值的轉換方式為V0＝K1V01V02+K2V03；其中V0為氣體實際流量值，V01為由溫度傳感頭提供的電壓值，V02為由流量傳感頭提供的電壓值，V03為由濕度傳感頭提供的電壓值，K1為溫度修正系數(shù)，K2濕度修正系數(shù)；所述的溫度修正系數(shù)K1=V022-V021100,]]>其中V021是變化前的溫度值，V022是變化后的溫度值，所述的濕度修正系數(shù)K2=V032-V031100,]]>其中V031是變化前的濕度值，V032是變化后的濕度值。
因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.設計合理，結構簡單，能夠準確控制噴油量，提高發(fā)動機性能；2.制作成本低，易于實施，自動實現(xiàn)氣體流量換算；3.信號處理過程合理，測量精度高，系統(tǒng)運行平穩(wěn)。


附圖1是本發(fā)明的一種框圖；附圖2是本發(fā)明的一種電路結構圖。
圖中，流量傳感頭1、單片機2、溫度傳感頭3、濕度傳感頭4、流量轉換處理單元5、流量電壓轉換單元6、流量運算放大器71、溫度運算放大器72、濕度運算放大器73、A/D轉換單元8、存儲單元9、查詢單元10。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例如圖1和圖2所示，集成控制的氣體流量傳感器，包括與單片機2相連的流量傳感頭1、溫度傳感頭3和濕度傳感頭4。上述的流量傳感頭1、溫度傳感頭3和濕度傳感頭4均與單片機的流量轉換處理單元5相連。所述的流量轉換處理單元5連接在流量電壓轉換單元6。流量傳感頭1、溫度傳感頭3和濕度傳感頭4分別連接有流量運算放大器71、溫度運算放大器72和濕度運算放大器73。所述的流量運算放大器71、溫度運算放大器72和濕度運算放大器73與A/D轉換單元8相連，A/D轉換單元8與流量轉換處理單元5相連。A/D轉換單元8和流量轉換處理單元5之間還連接有用于存儲測量數(shù)據(jù)的存儲單元9，流量轉換處理單元5通過查詢單元10調用存儲單元9中的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭所得的氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過信號放大和A/D轉換處理后，將模擬信號放大并轉換成數(shù)字信號后輸入單片機進行轉換處理。
在工作過程中，采用如下的氣體流量傳感器的集成控制方法，包括如下工作步驟a.分別由流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭檢測出氣體流量傳感器工作時的氣體流量值、溫度值和濕度值；b.將上述的氣體流量值、溫度值和濕度值輸入至單片機，并由單片機的流量轉換處理單元進行流量轉換處理；c.流量轉換處理后得到上述氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過轉換后所對應的氣體實際流量值，并根據(jù)氣體實際流量值產(chǎn)生相應的電壓值。流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭所得的氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過信號放大和A/D轉換處理后，將模擬信號放大并轉換成數(shù)字信號后輸入單片機的存儲單元，流量轉換處理單元通過查詢單元調用存儲單元中的所需的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
在上述的步驟b中，傳感器的氣體實際流量值的轉換方式為V0＝K1V01V02+K2V03；其中V0為氣體實際流量值，V01為由溫度傳感頭提供的電壓值，V02為由流量傳感頭提供的電壓值，V03為由濕度傳感頭提供的電壓值，K1為溫度修正系數(shù)，K2濕度修正系數(shù)；所述的溫度修正系數(shù)K1=V022-V021100,]]>其中V021是變化前的溫度值，V022是變化后的溫度值，所述的濕度修正系數(shù)K2=V032-V031100,]]>其中V031是變化前的濕度值，V032是變化后的濕度值。
如圖2所示，圖中V01為溫度傳感頭的測量值，V02為流量傳感頭的氣體流量值，V03為濕度傳感頭的濕度值，分別通過溫度運算放大器72、流量運算放大器71和濕度運算放大器73輸入單片機2，單片機2的輸出端為氣體實際流量值V0。三個運算放大器溫度運算放大器72、流量運算放大器71和濕度運算放大器73連接在一個橋式電路上。該橋式電路由R1、R2、R3、R4、R5等連接而成。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
盡管本文較多地使用了流量傳感頭1、單片機2、溫度傳感頭3、濕度傳感頭4、流量轉換處理單元5、流量電壓轉換單元6、流量運算放大器71、溫度運算放大器72、濕度運算放大器73、A/D轉換單元8、存儲單元9、查詢單元10等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
權利要求
1.一種集成控制的氣體流量傳感器，包括流量傳感頭(1)，其特征是在所述的流量傳感頭(1)與單片機(2)相連，在單片機(2)上還連接有溫度傳感頭(3)和濕度傳感頭(4)，上述的流量傳感頭(1)、溫度傳感頭(3)和濕度傳感頭(4)均與單片機的流量轉換處理單元(5)相連，所述的流量轉換處理單元(5)連接在流量電壓轉換單元(6)。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成控制的氣體流量傳感器，其特征是在所述的流量傳感頭(1)、溫度傳感頭(3)和濕度傳感頭(4)分別連接有流量運算放大器(71)、溫度運算放大器(72)和濕度運算放大器(73)。
3.根據(jù)權利要求2所述的集成控制的氣體流量傳感器，其特征是在所述的流量運算放大器(71)、溫度運算放大器(72)和濕度運算放大器(73)與A/D轉換單元(8)相連，所述的A/D轉換單元(8)與流量轉換處理單元(5)相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的集成控制的氣體流量傳感器，其特征是在所述的A/D轉換單元(8)和流量轉換處理單元(5)之間還連接有用于存儲測量數(shù)據(jù)的存儲單元(9)，流量轉換處理單元(5)通過查詢單元(10)調用存儲單元(9)中的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
5.一種氣體流量傳感器的集成控制方法，其特征是在包括如下工作步驟a.分別由流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭檢測出氣體流量傳感器工作時的氣體流量值、溫度值和濕度值；b.將上述的氣體流量值、溫度值和濕度值輸入至單片機，并由單片機的流量轉換處理單元進行流量轉換處理；c.流量轉換處理后得到上述氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過轉換后所對應的氣體實際流量值，并根據(jù)氣體實際流量值產(chǎn)生相應的電壓值。
6.根據(jù)權利要求5所述的氣體流量傳感器的集成控制方法，其特征是在上述的步驟b中，所述的流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭所得的氣體流量值、溫度值和濕度值經(jīng)過信號放大和A/D轉換處理后，將模擬信號放大并轉換成數(shù)字信號后輸入單片機的存儲單元，流量轉換處理單元通過查詢單元調用存儲單元中的所需的數(shù)據(jù)進行流量轉換處理。
7.根據(jù)權利要求6所述的氣體流量傳感器的集成控制方法，其特征是在上述的步驟b中，氣體實際流量值的轉換方式為V0＝K1V01V02+K2V03；其中V0為氣體實際流量值，V01為由溫度傳感頭提供的電壓值，V02為由流量傳感頭提供的電壓值，V03為由濕度傳感頭提供的電壓值，K1為溫度修正系數(shù)，K2濕度修正系數(shù)；所述的溫度修正系數(shù)K1=V022-V021100,]]>其中V021是變化前的溫度值，V022是變化后的溫度值，所述的濕度修正系數(shù)K2=V032-V031100,]]>其中V031是變化前的濕度值，V032是變化后的濕度值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種集成控制的氣體流量傳感器及其集成控制方法。流量傳感頭與單片機相連，在單片機上還連接有溫度傳感頭和濕度傳感頭，流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭均與單片機的流量轉換處理單元相連，所述的流量轉換處理單元連接在流量電壓轉換單元。包括如下工作步驟分別由流量傳感頭、溫度傳感頭和濕度傳感頭檢測出氣體流量傳感器工作時的氣體流量值、溫度值和濕度值；將上述值輸入至單片機，并由單片機等裝置處理后產(chǎn)生相應的電壓值。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.設計合理，結構簡單，能夠準確控制噴油量，提高發(fā)動機性能；2.制作成本低，易于實施，自動實現(xiàn)氣體流量換算；3.信號處理過程合理，測量精度高，系統(tǒng)運行平穩(wěn)。
文檔編號F02D41/18GK101029840SQ20061004967
公開日2007年9月5日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權日2006年3月2日
發(fā)明者黃金火, 黃濤, 黃浩 申請人:黃金火, 黃濤, 黃浩