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CN106164657B - 湿度检测装置 - Google Patents

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CN106164657B
CN106164657B CN201580018210.6A CN201580018210A CN106164657B CN 106164657 B CN106164657 B CN 106164657B CN 201580018210 A CN201580018210 A CN 201580018210A CN 106164657 B CN106164657 B CN 106164657B
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Abstract

本发明的目的在于提供一种降低防止结露的处理负载的、可靠性高的湿度检测装置。为了实现上述目的，本发明的湿度检测装置具有：湿度传感器，其具有湿度检测部与温度检测部；发热电阻体，其加热所述湿度传感器；以及加热控制部，其对所述发热电阻体的加热温度进行控制，所述湿度检测装置的特征在于，具有：目标温度存储部，其存储对应于温度和湿度而预先设定的发热电阻体的目标温度。

Description

湿度检测装置
技术领域
本发明涉及安装于汽车的内燃机的吸气系统中的湿度检测装置。
背景技术
以往，一般是使用了电子控制燃料喷射系统的汽车，但是该情况下，在发动机室内的内部配置有各种各样的传感器、控制设备。其中之一是湿度检测装置。近年来，湿度检测装置对燃料控制用途表现出利用实绩，但是以往主要用于车室内的空调管理等。对车室内的用途，没有对设想了严酷环境的耐久性等的要求，用于发动机控制，例如在与所述的吸入空气流量测定装置、其他传感器等一体地使用的情况下，要求与吸入空气流量测定装置等价的耐环境性能。
特别地，湿度检测装置厌恶的环境有以检测元件部的结露等为发端的湿度检测部附着有水滴等，若空气中的水分达到饱和点(相对湿度100％)则产生结露。将产生结露的温度称为露点，但是若湿度传感器结露，则针对湿度的变化的检测响应性产生显著的延迟，对湿度的测量精度本身造成恶劣影响。并且，可能导致湿度检测装置失去功能。当湿度检测部产生了结露时，输出表示最大湿度或者最小湿度的信号值，在检测元件部干燥之前暂时失去作为湿度检测装置的功能。结果为，在湿度检测装置失去功能的期间中，对发动机控制系统造成恶劣影响。特别是在车辆吸气管内等的气氛急剧变化的环境下，若使用高分子静电容量式的湿度传感器，则该问题显著，针对这些的明确的技术课题是必须的。
作为进行这样的结露对策的湿度检测装置的示例，有专利文献1。在专利文献1中公开了如下内容：具有加热单元，其求出露点温度，并将湿度检测部加热到传感器温度相对于露点具有恒定的温度差那样的温度，由此，防止湿度检测部的结露。
现有专利文献
专利文献1：日本特开2001-281182
发明内容
发明要解决的课题
由于求出露点温度的计算式是多项式，因此，每次计算露点温度时造成微处理器的处理负载变大。汽车的内燃机的吸气系统因来自内燃机的热影响而暴露于高温状态，因此，需要降低湿度检测装置的微处理器的处理负载。此外，伴随着高性能化、多功能化，微处理器要进行的处理处于增加的趋势，希望微处理器中的防止结露的控制的处理负载降低。专利文件1对于上述的课题留有研究的余地。
本发明的目的在于，提供一种降低防止结露的处理负载的、可靠性高的湿度检测装置。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的湿度检测装置具有：湿度传感器，其具有湿度检测部和温度检测部；发热部，其用于加热所述湿度检测部；以及加热温度控制部，其对所述发热部的加热温度进行控制，所述湿度检测装置的特征在于，具有：目标温度存储部，其对应于所述湿度传感器的检测信息即温度和湿度，存储多个预先设定的所述发热部的目标温度。
发明效果
根据本发明，能够提供一种降低防止结露的处理负载的、可靠性高的湿度检测装置。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的湿度传感器的立体图。
图2是本发明的一实施例涉及的湿度传感器的结构图。
图3是本发明的一实施例涉及的湿度传感器的加热控制装置的框图。
图4是表示本发明的一实施例涉及的发热电阻体加热目标温度值检索单元的框图。
图5是本发明的一实施例涉及的湿度传感器的加热控制装置的流程图。
图6是表示本发明的一实施例涉及的发热电阻体通电/非通电边界线的框图。
图7是表示本发明的一实施例涉及的温度/湿度的控制目标区域的框图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
使用图1至图5来说明本发明的第一实施例。
如图1以及图2所示，安装于吸气管或者专用体(未图示)的湿度检测装置具有：壳体(housing)3、罩(cover)2、以及搭载于壳体3上的电子电路基板23。微处理器26、湿度传感器24、发热电阻体24搭载于电路基板23上。
壳体3具有：连接器1，其用于与发动机控制装置的电线束嵌合；壳体支撑部4，其固定于吸气管或者专用体；以及金属轴衬5，其在壳体支撑部4通过金属螺钉等与吸气管或者专用体固定时用于增强。
壳体3具有构成副通道的副通道结构槽，通过与罩2的协作而构成副通道，所述副通道取入在吸气管内流动的空气的一部分。副通道具有：取入流经吸气管的空气的一部分的第一副通道21、从第一副通道向第二副通道22的流入通道20A、以及从第二副通道22向第一副通道21的流入通道20B。湿度传感器24和发热电阻体25配置于第二副通道22内，通过湿度传感器24来检测流经吸气管的空气的湿度。构成为在以绕过第一副通道21的方式而设置的、换言之以从第一副通道21进行分支的方式而设置的第二副通道22上配置湿度传感器24，污染物难以侵入到第二副通道内，因此，能够抑制污染物向湿度传感器飞来。
接下来，使用图3至图5来说明湿度传感器24的结露对策。图3是对湿度传感器24进行加热的发热电阻体26的加热温度控制装置30的框图。
如图3所示，加热温度控制装置30具有：湿度传感器24、微处理器26、以及发热电阻体25。湿度传感器24除了湿度检测功能之外还具有温度检测功能，由湿度传感器24检测出的温度信息和湿度信息使用湿度传感器控制用的信号线31B而被输送至微处理器26。微处理器26具有：湿度传感器信号处理电路43，其对来自湿度传感器24的检测信号进行处理；目标温度检索单元40，其从来自湿度传感器24的检测信号中检索目标温度TT；以及发热体控制单元26，其根据由目标温度检索单元40检索到的目标温度TT来控制发热电阻体25的加热温度。发热电阻体控制单元对发热电阻体的加热温度进行控制以便成为检索到的目标温度TT。这里，通过对来自未图示的电源供给单元的供给电压进行未图示的开关电路的导通/断开控制，来控制发热电阻体的加热温度。也可以与微处理器26分开地构成电源供给单元以及开关电路，此外也可以一体地构成。微处理器26以该温度信息与湿度信息为基础使用发热电阻体控制用的信号线31A，来控制发热电阻体。
如图4所示，对应于温度ts、湿度Hs的目标温度TT作为映射数据而存储于微处理器26的目标温度存储单元41中。换言之，湿度检测装置具有将目标温度TT作为映射数据而保存的存储器。将测量状态、换言之检索条件即由湿度传感器24检测出的温度ts与湿度Hs使用湿度传感器控制用的信号线31B而被输送至微处理器26，目标温度检索单元40从映射数据中检索对应于该检索条件的目标温度。这里，目标温度TT是预先计算出的值。
以下表示目标温度TT的计算例。
若设为e：露点温度的饱和水蒸汽气压[Pa]，es：饱和水蒸汽气压[Pa]，ln：自然对数(以自然指数e为底的对数log ex)，T：绝对温度[k]＝(t℃+273.15)，则通过式1来表示相对湿度的计算式。
U[RH％]＝e/es×100...(式1)
通过式2来表示求出水的饱和水蒸汽气压(ew)的计算式。
In(ew)[Pa]＝-6096.9385×T-1+21.2409642-2.711193×10-2×T+1.673952×10-5×T2+2.433502×ln(T)···(式2)
从饱和水蒸汽气压来计算露点温度的计算式如下。
y＝ln(e/611.213)...(式3)
y≥0时，
TDP[℃]＝13.715×y+8.4262×10-1×y2+1.9048×10-2×y3+7.8158×10-3×y4···(式4)
y＜0时，
TDP[℃]＝13.7204×y+7.36631×10-1×y2+3.32136×10-2×y3+7.78591×10-4×y4···(式5)
以下表示直到求出发热电阻体加热目标温度值TT为止的流程。
作为直到求出露点温度TDP[℃]为止的计算流程的一例，将由湿度传感器测量出的测量温度设为ts[℃]，将测量湿度设为Hs[rh％]。
通过测量温度ts来求出饱和水蒸汽气压es。
从式2得到：
es＝E×P^(-6096.9385×(ts+273.15)-1+21.2409642-2.711193×10-2×(ts+273.15)+1.673952×10-5×(ts+273.15)2+2.433502×In(ts+273.15))···(式6)
由于是测量湿度Hs＝U，因此，从式1、式6得到：
e＝U/100×es＝Hs/100×E×P^(-6096.9385×(ts+273.15)-7+21.2409642-2.711193×10-2×(ts+273.15)+1.673952×10-5×(ts+273.15)2+2.433502×ln(ts+273.15))···(式7)
从式3得到：
y＝In(e/611.213)＝In(Hs/100×EXP^(-6096.9385×(ts+273.15)-1+21.2409642-2.711193×10-2×(ts+273.15)+1.673952×10-5×(ts+273.15)2+2.433502×In(ts+273.15))/611.23)···(式8)
通过由式8求出的y的值，在y≥0时代入到式4计算出露点温度TDP[℃]，在y＜0时代入到式5计算出露点温度TDP[℃]。
关于直到求出目标温度TT[℃]为止的计算，首先，预先设定相距于露点温度的余量温度TTDP[℃]，判定为：
ts-TDP≥TTDP，不控制发热电阻体；
ts-TDP＜TTDP，控制发热电阻体，
并根据图4所示的由湿度传感器24测量出的温度ts与湿度Hs的测量值，在TT＝TTDP+TDP的计算的基础上，导出发热电阻体加热目标温度值。
在本发明的第一实施例中，构成为微处理器26将在各温度和各湿度下通过上述的计算式求出的发热电阻体加热目标温度值TT设为映射数据而预先存储于目标温度存储单元41中，通过目标温度检索单元40从存储的目标温度值中检索在测量状态下的目标温度。
以往，为了结露对策而使微处理器每次进行该计算处理，因此存在微处理器的处理负载变大的课题，但是在本实施例中，构成为不通过微处理器26来处理露点温度的运算，而在测量状态下检索预先存储的发热电阻体加热目标温度TT，因此，能够使微处理器26的运算处理负载降低。
并且，在本发明的第一实施例中，通过内置于湿度传感器24中的温度传感器27来测定用于检索目标温度的被测定气氛的温度。换言之，构成为通过具有温度检测部的湿度传感器24，测定用于检索目标温度的被测量气氛的温度。根据本发明的第一实施例，通过正在测定被测定气氛的湿度的湿度传感器24来检测(也检测)被测定气氛的温度，因此，能够高精度、且响应性良好地测定想要避免结露状态的湿度传感器24附近的被测定气氛的温度。
特别是，在检测汽车的内燃机的吸入空气的湿度的湿度测定装置的情况下，在吸入空气的状态时刻地发生变化的状况下，需要与湿度检测并行地进行防止结露的控制。根据本发明的第一实施例，能够高精度且响应性良好地测定湿度传感器24附近的测定气氛的状态，因此，即使在这样的情况下也能够与湿度检测并行地进行防止结露的控制。
此外，以往，为了每次都求出露点温度，需要测量出对湿度检测部进行加热之前的正确的空气温度，因此，需要与设置于湿度检测部的温度传感器不同地(独立地)将专用的空气温度传感器设置于湿度检测部的加热影响小的部位。即，必须将空气温度传感器配置于传感器壳体内，传感器壳体大型化而产生吸气管内的压力损失增加、电路空间的限制等，进而可能产生性能降低、成本上升。根据本实施例，通过使用湿度传感器的温度来控制发热电阻体而没有追加的温度传感器，与以往相同环境下使用的湿度传感器相比，能够低成本地实现因结露引起的测量精度的恶化。
使用图6来说明本发明的第二实施例。另外，对于与第一实施例相同的结构省略说明。
在本发明的第二实施例中，构成为在测量温度ts与露点温度TDP的差为余量温度TTDP以上、换言之在测量温度ts是目标温度TT以上的情况下不进行发热电阻体控制。具体来说，在测量状态为低温高湿状态(ts1、Hs1)时，目标温度TT1≥测量温度ts1，使发热电阻体通电，直到测量温度ts1成为对应于测量状态的加热目标温度值TT1。若通过该加热控制使得温度上升且湿度降低，则测量状态超过发热电阻体加热边界线50，例如成为测量状态(ts2、Hs2)，目标温度TT2≤测量温度ts2。该情况下，作为非通电而不进行发热电阻体控制。这里，超过发热电阻加热边界线50的目标温度TT被设定为加热对象的耐热温度以下。
若将湿度检测部加热到比露点温度高的温度，则能够防止结露。但是，电流只是简单地流过电阻体，在高温环境下会对湿度检测部进行进一步加热，因此，存在如下课题：成为加热对象的耐热温度以上的加热或过热、因高温造成的极端的低湿状态，测量精度恶化。根据本发明的第二实施例，由于以不到加热对象的耐热温度的方式进行发热电阻体的加热温度控制，因此能够避免过热或极端的低湿状态，能够抑制测量精度的恶化。
使用图7对本发明的第三实施例进行说明。另外，对于与第一实施例相同的结构省略说明。
在本发明的第三实施例中，在结露风险高的低温高湿度区域中，将余量温度TTDP设为较大的值，增加加热量，由此，降低结露风险。另一方面，在结露风险低的区域中将余量温度TTDP设为较小的值，降低消耗电力。
使用图7来说明本发明的第四实施例。另外，对于与第一实施例相同的结构省略说明。
处理上述记载之外，通过将进行加热的目标温度设为根据混合比与作为目标的相对湿度而求出的值，能够预先预测出要到达的温度/相对湿度，能够向湿度传感器固有存在的精度和响应性优良的温/湿度区域推移，低成本地获得与以往方法的结果全部相同的结果。
符号说明
1····连接器、
2····罩、
3····壳体、
4····壳体支撑部、
5····金属轴衬、
20A··流入通道、
20B··流入通道、
21···第一副通道、
22···第二副通道、
23···电子电路基板、
24···湿度传感器、
25···发热电阻体、
26···微处理器、
27···温度传感器、
30···加热控制装置、
31A··信号线、
31B··信号线、
40···目标温度检索单元、
41···目标温度存储单元、
42···发热电阻体控制单元、
43···温度传感器信号处理电路、
50···发热电阻体通电/非通电边界线、51···目标温度数据、
TTDP··余量温度、
TDP···露点温度、
TT···目标温度、
ts···测量温度、
Hs···测量湿度、
TT1···目标温度、
ts1···测量温度、
Hs1···测量湿度、
TT2···目标温度、
ts2···测量温度、
Hs2···测量湿度。

Claims (7)

1.一种湿度检测装置，具备：湿度传感器，其具有湿度检测部和温度检测部；发热部，其加热所述湿度检测部；设置在微处理器中的加热温度控制部，其控制所述发热部的加热温度；壳体，其中包含湿度传感器、发热部以及微处理器，其特征在于，
所述湿度检测装置安装于汽车的内燃机的吸气系统中，
所述湿度检测装置具备：目标温度存储部，其存储多个对应于作为所述湿度传感器的检测信息的温度和湿度而预先设定的用于防止湿度传感器结露的所述发热部的目标温度，
在所述壳体中，将所述湿度传感器、发热部以及微处理器相邻地搭载在电路板上，
所述壳体具有构成副通道的副通道槽结构，
所述副通道具有：
第一副通道，其取入流经所述吸气系统的吸气管的空气的一部分；
第二副通道，所述湿度传感器和所述发热部配置在该第二副通道内；
从所述第一副通道向所述第二副通道的第一流入通道；以及
从所述第二副通道向所述第一副通道的第二流入通道，
所述湿度检测装置具有检索单元，该检索单元从所述目标温度存储部中检索与由所述湿度传感器检测出的温度和湿度信息对应的目标温度，
所述加热温度控制部控制发热电阻体的加热温度，以便成为检索出的目标温度，
在检测温度低于目标温度的情况下，将发热电阻体通电；在检测温度高于目标温度的情况下，不将发热电阻体通电。
2.根据权利要求1所述的湿度检测装置，其特征在于，
所述目标温度存储部存储有多个所述目标温度作为映射数据。
3.根据权利要求1或2所述的湿度检测装置，其特征在于，
将所述目标温度设定成，与根据检索时使用的湿度和温度求出的露点温度相比为预定值以上。
4.根据权利要求3所述的湿度检测装置，其特征在于，
所述目标温度是加热对象的耐热温度以下。
5.根据权利要求3所述的湿度检测装置，其特征在于，
所述露点温度越是低温，所述预定值设为越大的值。
6.根据权利要求1所述的湿度检测装置，其特征在于，
所述目标温度是根据混合比和作为目标的相对湿度而求出的值。
7.根据权利要求1或2所述的湿度检测装置，其特征在于，
所述目标温度存储部和所述检索单元存在于所述微处理器中。
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JP2014077434 2014-04-04
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