DE102012200121A1

DE102012200121A1 - Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums

Info

Publication number: DE102012200121A1
Application number: DE102012200121A
Authority: DE
Inventors: Norbert Schneider; Uwe Konzelmann; Eckart Reihlen; Michael RITTMANN; Lutz Westenberger; Hans Beyrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2013-07-11
Also published as: US20130174654A1; US9163964B2; KR20130080812A; KR102019024B1

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums, insbesondere zur Erfassung eines Luftmassenstroms in der Ansaugluft eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen. Die Vorrichtung (110) umfasst mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal (112) und mindestens ein in dem Strömungskanal (112) angeordnetes Sensorelement (114) zur Erfassung der Strömungseigenschaft. Das Sensorelement (114) weist mindestens ein Heizelement (120) auf. Die Vorrichtung (110) umfasst mindestens eine bidirektionale elektrische Schnittstelle (122). Die Vorrichtung (110) ist eingerichtet, um über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) Informationen zu Empfangen und Informationen zu senden.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums bekannt. Bei der Strömungseigenschaft kann es sich grundsätzlich um eine beliebige physikalisch und/oder chemisch messbare Strömungseigenschaft handeln. Insbesondere kann es sich bei der Strömungseigenschaft um einen Massenstrom, insbesondere einen Luftmassenstrom, und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Volumenstrom handeln. Bei der Erfassung kann es sich um eine quantitative und/oder qualitative Erfassung handeln. Bei dem fluiden Medium kann es sich um ein beliebiges Gas und/oder eine beliebige Flüssigkeit handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem fluiden Medium um ein Abgas einer Verbrennungskraftmaschine handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Gas auch um Luft in einem Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, handeln. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere beschrieben unter Bezugnahme auf Heißfilmluftmassenmesser, wie beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148, beschrieben.
Bei der Erfassung der mindestens einen Strömungseigenschaft des fluiden Mediums kann es sich insbesondere um eine Durchflussmessung handeln, beispielsweise von Ansaugluft in einem Kraftfahrzeug. Hierbei wird bevorzugt ein thermisches Messverfahren verwendet. Das thermische Messverfahren zeichnet sich beispielsweise durch eine direkte Erfassung der Strömungseigenschaft, insbesondere einer gesuchten Messgröße, besonders bevorzugt der Luftmasse, insbesondere durch hohe Dynamik und/oder durch einen weiten Erfassungsbereich, beispielsweise des Luftmassenstroms, aus.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen können einige Nachteile aufweisen. Beispielsweise kann eine prinzipbedingte Empfindlichkeit gegenüber einer Kontamination der Vorrichtung, insbesondere eines Sensorelements, nachteilig sein. Bei einem Abstellen der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, können sich Gase in einem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors entspannen. Über eine Kurbelgehäuseentlüftung und/oder ein Saugrohr können die Gase, insbesondere ölhaltige Gase, zu der Vorrichtung, insbesondere zu dem Luftmassenmesser, gelangen, und sich dort beispielsweise an dem Sensorelement niederschlagen. Dies kann beispielsweise zu einer Verschlechterung einer Messgenauigkeit führen. Um dies zu verhindern, kann das Sensorelement beispielsweise während des Abstellens, insbesondere während eines Abstellfalls, beheizt werden, beispielsweise durch mindestens eine Chipheizung, insbesondere um Ölablagerungen zu verhindern.
In DE 102 32 072 B4 ist ein Verfahren zur Reinigung eines von einem Gasstrom umströmten Messelements, welches mindestens ein beheizbares Element enthält, beschrieben. Das Messelement ist auf einem dünnen Membranmaterial aufgenommen, wobei das Membranmaterial schwingfähig angeordnet ist. Eine periodische, intervallweise erfolgende Bestromung des mindestens einen beheizbaren Elements beschleunigt über ein Steuergerät oder eine dem Messelement eigene Schaltung, das lokal unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisende Membranmaterial in Richtung der Oberflächen normalen des Membranmaterials.
Aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtungen, wie oben beschrieben, weisen meist mehrere Nachteile auf, beispielsweise einen ineffizienten Betrieb. Wünschenswert wäre daher eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums, welche eine optimale Steuerung eines Heizelements, beispielsweise verbunden mit einer Minimierung eines Stromverbrauchs und/oder mit einer Anpassung an eine zur Verfügung stehende elektrische Spannung einer Spannungsversorgung aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Es wird dementsprechend eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums, insbesondere zur Erfassung eines Luftmassenstroms in der Ansaugluft eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen. Unter der Vorrichtung kann prinzipiell eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche zur Erfassung der mindestens einen Strömungseigenschaft des fluiden Mediums ausgestaltet ist. Bei der Erfassung kann es sich beispielsweise um eine quantitative und/oder qualitative Erfassung, beispielsweise um eine Messung, der Strömungseigenschaft des fluiden Mediums handeln. Bei der Strömungseigenschaft kann es sich um eine beliebige physikalisch und/oder chemisch messbare Strömungseigenschaft handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei der Strömungseigenschaft um einen Massenstrom, insbesondere einen Luftmassenstrom, und/oder einen Volumenstrom und/oder eine Luftmassengeschwindigkeit und/oder eine Geschwindigkeit des fluiden Mediums handeln. Bei dem fluiden Medium kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas und/oder eine beliebige Flüssigkeit handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem fluiden Medium um ein Abgas und/oder um eine Ansaugluft einer Verbrennungskraftmaschine handeln.
Die Vorrichtung umfasst mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal und mindestens ein in dem Strömungskanal angeordnetes Sensorelement zur Erfassung der Strömungseigenschaft. Bei dem Strömungskanal kann es sich prinzipiell um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche ausgestaltet ist um zumindest von einem Teil des fluiden Mediums durchströmt zu werden. Der Strömungskanal kann beispielsweise einteilig ausgestaltet sein. Der Strömungskanal kann jedoch auch mindestens einen Hauptkanal und mindestens einen von dem Hauptkanal abzweigenden Bypasskanal aufweisen. Das Sensorelement kann bevorzugt in dem Bypasskanal angeordnet sein. Der Strömungskanal kann mindestens einen Hohlkörper umfassen. Bei dem Sensorelement kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Sensor handeln, welcher eingerichtet ist, um die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums zu erfassen. Das Sensorelement kann besonders bevorzugt mindestens einen Strömungssensor umfassen. Insbesondere kann es sich bei dem Sensorelement um mindestens einen Heißfilmluftmassenmesser (HFM), beispielsweise einen Heißfilmluftmassenmesserchip, handeln. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um einen Heißfilmluftmassenmesser handeln, wie beispielsweise aus dem Stand der Technik bekannt, und beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148, beschrieben. Das Sensorelement kann beispielsweise in mindestens einem Sensorgehäuse aufgenommen sein, beispielsweise in einem Sensorgehäuse, welches den Strömungskanal umfassen kann. Die Vorrichtung kann beispielsweise als Steckfühler ausgestaltet sein. Das Sensorelement kann beispielsweise in dem Strömungskanal aufgenommen sein. Das Sensorelement kann beispielsweise mindestens einen Sensorchip umfassen, beispielsweise auf mindestens einem Sensorträger. Das Sensorelement und/oder der Sensorchip können beispielsweise mindestens eine Messoberfläche aufweisen, insbesondere eine Messoberfläche, welche von mindestens einem Teil des fluiden Mediums überströmbar sein kann. Das Sensorelement kann beispielsweise mindestens einen Heißfilmluftmassenmesser umfassen. Der Heißfilmluftmassenmesser kann beispielsweise mindestens einen Siliziumchip umfassen. Das Sensorelement, insbesondere der Sensorchip, kann mindestens einen stromaufwärts gelagerten Temperaturfühler und mindestens einen stromabwärts gelagerten Temperaturfühler aufweisen. Beispielsweise kann das Sensorelement mindestens ein Sensor-Heizelement umfassen. Die Vorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um aus Signalen der Temperaturfühler, insbesondere einer Asymmetrie einer Temperaturverteilung um das Sensor-Heizelement, auf die Strömungseigenschaft zu schließen. Das Sensor-Heizelement kann bevorzugt zwischen den beiden Temperaturfühlern angeordnet sein. Der Sensorträger und/oder das Sensorelement können beispielsweise zumindest teilweise in das fluide Medium hineinragen.
Das Sensorelement weist mindestens ein Heizelement auf. Bei dem Heizelement kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um zumindest einen Teil des Sensorelements zu beheizen, insbesondere um eine Temperatur zumindest eines Teils des Sensorelements zu erhöhen. Das Heizelement kann insbesondere ausgestaltet sein, um die Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements zu regeln und/oder zu kontrollieren und/oder zu erfassen. Bei dem Heizelement kann es sich beispielsweise auch um das Sensor-Heizelement handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Heizelement um ein zusätzliches Heizelement handeln, welches nicht für eine Sensorfunktion, insbesondere zur Erfassung der Strömungseigenschaft, benötigt wird. Das Heizelement kann beispielsweise mindestens eine Chipheizung umfassen. Das Heizelement kann beispielsweise eingerichtet sein, um eine Verunreinigung, beispielsweise durch Tröpfchenniederschlag, zu vermeiden. Das Heizelement kann insbesondere eingerichtet sein, um eine Verunreinigung und/oder Alterung und/oder Beschädigung des Sensorelements hinauszuzögern oder zu verhindern.
Die Vorrichtung umfasst mindestens eine bidirektionale elektrische Schnittstelle. Bei der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um Informationen in mindestens 2 Richtungen zu versenden und/oder zu übertragen. Bei der mindestens einen bidirektionalen elektrischen Schnittstelle kann es sich vorzugsweise um genau eine Schnittstelle, beispielsweise mit genau einem Steckverbinder, handeln. Bei der bidirektionalen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um ein Kommunikationselement handeln. Die bidirektionale Schnittstelle kann beispielsweise mindestens eine elektrische Leitung umfassen. Beispielsweise kann die bidirektionale elektrische Schnittstelle mindestens zwei elektrische Leitungen umfassen. Bei der bidirektional elektrischen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche mindestens einen Receiver und/oder mindestens einen Transceiver umfasst. Beispielsweise kann durch die bidirektionale elektrische Schnittstelle eine Übertragung von Informationen in mindestens zwei Richtungen, beispielsweise gleichzeitig oder nur in einer Richtung zu einer Zeit, möglich sein. Beispielsweise kann die bidirektionale Schnittstelle mindestens einen Datenbus und/oder mindestens ein Datenbussystem umfassen. Beispielsweise kann die bidirektionale elektrische Schnittstelle eingerichtet sein, um zwischen mindestens zwei Teilen der Vorrichtung und/oder zwischen mindestens zwei Elementen und/oder zwischen der Vorrichtung und einer anderen Vorrichtung zu kommunizieren.
Die Vorrichtung ist eingerichtet, um über die bidirektionale elektrische Schnittstelle Informationen zu empfangen und Informationen zu senden. Unter den Informationen können beispielsweise physikalische und/oder logische Größen verstanden werden. Besonders bevorzugt kann es sich bei den Informationen um elektronische Signale, beispielsweise um Messdaten und/oder Steuersignale, handeln. Beispielsweise kann es sich bei den Informationen um Daten handeln. Bei der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine analoge bidirektional elektrische Schnittstelle oder um eine digitale bidirektionale elektrische Schnittstelle handeln. Bei der bidirektional elektrischen Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Datenschnittstelle und/oder um eine Hardwareschnittstelle und/oder um eine Netzwerkschnittstelle und/oder um eine Softwareschnittstelle handeln. Beispielsweise kann es sich bei der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle um eine USB-Schnittstelle handeln. Beispielsweise kann es sich bei der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle um eine parallele bidirektionale elektrische Schnittstelle und/oder um eine serielle bidirektionale elektrische Schnittstelle handeln.
Die bidirektionale elektrische Schnittstelle kann beispielsweise mit mindestens einem Steuergerät verbindbar sein. Bei dem Steuergerät kann es sich beispielsweise um eine beliebige Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um die Erfassung der mindestens einen Strömungseigenschaft des fluiden Mediums zu steuern und/oder auszuwerten. Beispielsweise kann das Steuergerät auch ausgestaltet sein, um eine beliebige Funktion der Vorrichtung zu steuern und/oder auszuwerten und/oder zu kalibrieren und/oder zu überwachen. Bei dem Steuergerät kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät handeln. Das Steuergerät kann beispielsweise von der Vorrichtung umfasst sein, kann beispielsweise jedoch auch separat ausgestaltet sein. Das Steuergerät kann beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder mindestens einen Controller umfassen. Weiterhin kann das Steuergerät mindestens eine Beaufschlagungsvorrichtung zum Beaufschlagen der Vorrichtung mit elektrischer Spannung und/oder elektrischem Strom umfassen.
Das Steuergerät kann bevorzugt mindestens eine Auswerteschaltung umfassen. Bei der Auswerteschaltung und/oder dem Steuergerät kann es sich insbesondere um elektronische Schaltungen handeln. Bei der Auswerteschaltung kann es sich besonders bevorzugt um eine elektronische Schaltung zum Ansteuern der Vorrichtung und/oder zum zumindest teilweisen Auswerten von Sensorsignalen handeln. Bei den Sensorsignalen kann es sich beispielsweise um ein Signal des Sensorelements und/oder um ein Signal des Heizelements und/oder um ein Signal eines anderen Sensors der Vorrichtung handeln. Das Steuergerät und/oder die Auswerteschaltung können beispielsweise mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen PID-Regler, und/oder mindestens ein Auswerteprogramm, beispielsweise umfassend einen Auswertealgorithmus, umfassen.
Das Heizelement kann beispielsweise eingerichtet sein, um das Sensorelement derart zu beheizen, dass eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement zumindest vermindert werden kann. Das Heizelement kann insbesondere eingerichtet sind, um Ölablagerungen auf dem Sensorelement zumindest teilweise zu verhindern oder zu mindern, Insbesondere, wenn die Vorrichtung in einem Betriebsmodus ist, in dem die Strömungseigenschaft nicht erfasst wird.
Die Vorrichtung kann mindestens einen Zustandssensor zur Erfassung mindestens eines Zustands des Sensorelements umfassen, insbesondere mindestens einen Temperatursensor. Bei dem Zustandssensor kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Sensor handeln, welcher eingerichtet ist, um einen Zustand des Sensorelements und/oder der Vorrichtung und/oder einer Umgebung des Sensorelements und/oder der Vorrichtung zu erfassen. Bei dem Zustandssensor kann es sich beispielsweise um mindestens einen Temperatursensor und/oder mindestens einen Drucksensor und/oder mindestens einen Feuchtesensor und/oder mindestens ein Spannungsmessgerät und/oder mindestens ein Strommessgerät und/oder mindestens ein Widerstandsmessgerät und/oder mindestens einen von dem Sensorelement unterschiedlichen Strömungssensor und/oder mindestens eine Lambda-Sonde und/oder mindestens einen Gassensor und/oder mindestens eine Spektroskopie handeln. Bei dem Zustandssensor kann es sich insbesondere um einen Sensor handeln, welcher nicht eingerichtet ist, um die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums zu erfassen. Bei dem Zustandssensor kann es sich insbesondere um einen Sensor handeln, welcher nicht Teil des Sensorelements ist. Bei dem Zustand des Sensorelements kann es sich beispielsweise um mindestens eine Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Zustand des Sensorelements auch um eine Zusammensetzung und/oder einen Anteil einer Gaskomponente des fluiden Mediums handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Zustand des Sensorelements auch um eine Temperatur des fluiden Mediums handeln. Bei dem Zustand des Sensorelements kann es sich beispielsweise um mindestens eine Feuchtigkeit, beispielsweise eine Luftfeuchtigkeit des fluiden Mediums, beispielsweise in oder an dem Sensorelement, handeln. Bei dem Zustand des Sensorelements kann es sich weiterhin um mindestens einen Druck, beispielsweise einen Luftdruck an oder in dem Sensorelement und/oder an oder in der Vorrichtung, handeln. Beispielsweise kann der Zustandssensor auch zur Erfassung mindestens eines Zustands der Vorrichtung und/oder eines Zustands einer Umgebung der Vorrichtung ausgestaltet sein. Bei dem Temperatursensor kann es sich insbesondere um eine Vorrichtung handeln, welche eingerichtet ist, um eine Temperatur des Sensorelements und/oder eine Temperatur des fluiden Mediums an oder in dem Sensorelement zu erfassen. Bei dem Temperatursensor kann es sich beispielsweise um mindestens einen resistiven Temperatursensor handeln. Der Zustandssensor kann beispielsweise auch zumindest teilweise von dem Steuergerät und/oder von der Auswerteschaltung umfasst sein. Der Zustandssensor kann beispielsweise durch die bidirektionale elektrische Schnittstelle mit dem Sensorelement und/oder mit der Auswerteschaltung und/oder mit dem Motorsteuergerät verbunden sein und/oder kann Informationen senden und/oder empfangen und/oder austauschen.
Die Vorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um den mittels des Zustandssensors erfassten Zustand des Sensorelements und/oder der Vorrichtung und/oder der Umgebung der Vorrichtung und/oder der Umgebung des Sensorelements über die bidirektionale elektrische Schnittstelle an mindestens eine mit der Vorrichtung über die bidirektionale elektrische Schnittstelle verbundene externe Vorrichtung zu übermitteln, insbesondere an ein Steuergerät, beispielsweise ein Steuergerät wie oben beschrieben. Die Vorrichtung kann weiterhin eingerichtet sein, um mindestens ein Signal von der externen Vorrichtung über die bidirektionale elektrische Schnittstelle zu empfangen und mindestens ein Element der Vorrichtung, insbesondere das Heizelement, entsprechend dieses Signals anzusteuern. Bei der externen Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Vorrichtung handeln, welche von der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht umfasst wird. Prinzipiell kann es sich bei der externen Vorrichtung aber auch um eine Vorrichtung handeln, welche von der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst wird. Bei der externen Vorrichtung kann es sich beispielsweise um das Steuergerät und/oder um die Auswerteschaltung und/oder um eine andere Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder um ein Motorsteuergerät und/oder um mindestens einen Regler und/oder um eine andere elektrische und/oder elektronische Schaltung handeln. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um die Information und/oder um Messdaten und/oder um Steuersignale und/oder um Daten handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Signal um elektrische und/oder elektronische Signale handeln. Bei dem Signal kann es sich beispielsweise um ein analoges oder ein digitales Signal handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Signal um eine Temperatur handeln und/oder es kann zumindest eine Information über eine Temperatur, beispielsweise ein analoges oder digitales Signal, umfassen. Das Signal kann beispielsweise auch einen Temperaturverlauf umfassen. Bei dem Element der Vorrichtung kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Element der erfindungsgemäßen Vorrichtung handeln. Beispielsweise kann es sich bei dem Element der Vorrichtung um das Heizelement und/oder um das Sensor-Heizelement und/oder um die Chipheizung und/oder um den ersten Temperaturfühler und/oder um den zweiten Temperaturfühler und/oder um die Beaufschlagungsvorrichtung und/oder um den Regler handeln. Beispielsweise kann an einer Ansteuerung des Elements der Vorrichtung und/oder an dem Steuergerät das Signal zunächst ausgewertet und/oder verarbeitet und/oder verrechnet werden. Beispielsweise kann das Signal einem Algorithmus unterzogen werden. Beispielsweise kann aus dem Signal mindestens ein Störsignal zum Ansteuern des Elements der Vorrichtung generiert werden: Beispielsweise kann mittels des Steuergeräts eine Optimierung durchgeführt werden, beispielsweise derart, dass das Element der Vorrichtung derart entsprechend des Signals angesteuert wird, dass die Vorrichtung optimal betrieben wird, beispielsweise hinsichtlich Energieversorgungsgesichtspunkten und/oder hinsichtlich einer Messgenauigkeit.
Das Sensorelement, insbesondere der Strömungssensor, kann beispielsweise auf mindestens einem Sensorträger, beispielsweise eines Elektronikmoduls, angeordnet sein. Das Elektronikmodul kann beispielsweise einteilig ausgestaltet sein. Das Elektronikmodul kann beispielsweise insbesondere mindestens eine Ansteuer- und/oder mindestens eine Auswerteschaltung umfassen, welche eingerichtet sein kann, um das Sensorelement anzusteuern und/oder Signale des Sensorelements aufzunehmen. Das Elektronikmodul kann beispielsweise mindestens einen Schaltungsträger aufweisen. Weiterhin kann das Elektronikmodul mindestens einen Sensorträger aufweisen, welcher mit dem Schaltungsträger vorzugsweise mechanisch verbunden wird oder verbunden sein kann. Beispielsweise kann der Schaltungsträger in einem Elektronikraum eines Sensorgehäuses angeordnet sein. Das Sensorgehäuse und/oder der Elektronikraum können mindestens einen Elektronikraumdeckel aufweisen, insbesondere um den Elektronikraum reversibel oder irreversibel zumindest teilweise zu verschließen. Der Sensorträger, bevorzugt mit dem Sensorelement, kann aus dem Elektronikraum heraus in das fluide Medium hineinragen. Bei dem fluiden Medium kann es sich insbesondere um ein strömendes fluides Medium handeln. Der Schaltungsträger des Elektronikmoduls kann beispielsweise mindestens eine Leiterplatte umfassen, welche beispielsweise in Alleinstellung verwendet werden kann, welche beispielsweise auch auf einem mechanischen Träger montiert sein kann, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Der Sensorträger kann mit dem Schaltungsträger unmittelbar verbunden werden und/oder kann auch mit dem Trägerteil verbunden sein. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich. So ist beispielsweise denkbar, dass das Elektronikmodul aus mindestens einem Leiterplattenmaterial hergestellt sein kann, wobei sowohl der Schaltungsträger als auch der Sensorträger aus dem Leiterplattenmaterial hergestellt sein können, vorzugsweise aus einem Stück des Leiterplattenmaterials. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, aus dem Stand der Technik bekannte spritzgegossene Leiterplatten als Elektronikmodul zu verwenden. Verschiedene Ausgestaltungen sind prinzipiell denkbar. Das Sensorgehäuse kann mindestens eine Öffnung aufweisen. Die Öffnung kann insbesondere eingerichtet sein, um den Strömungskanal mit dem fluiden Medium zu beaufschlagen. Bei der Öffnung kann es sich prinzipiell um ein Element des Sensorgehäuses handeln, welches eingerichtet ist, um einen Durchstrom zumindest eines Teils des fluiden Mediums durch die Öffnung zu ermöglichen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sensorvorrichtung beschrieben. Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens eine Vorrichtung wie oben beschrieben, insbesondere die erfindungsgemäße Vorrichtung. Die Sensorvorrichtung umfasst weiterhin das mindestens eine Steuergerät, insbesondere das Motorsteuergerät. Das Steuergerät ist mit der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle der Vorrichtung verbunden. Die Vorrichtung ist eingerichtet, um bidirektional mit dem Steuergerät Informationen auszutauschen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung beschrieben. Bei der Vorrichtung handelt es sich um eine Vorrichtung, wie oben beschrieben, insbesondere um die erfindungsgemäße Vorrichtung. Das Verfahren umfasst mindestens zwei Betriebsmodi. Die Vorrichtung wird in den Betriebsmodi mittels der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle betrieben. Unter einem Betriebsmodus kann beispielsweise eine Art und Weise eines Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung verstanden werden. Unter der Art und Weise eines Betriebs kann beispielsweise eine Art einer Ansteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung verstanden werden. Die zwei Betriebsmodi können sich insbesondere durch mindestens ein Merkmal unterscheiden. Bei dem Merkmal eines Betriebsmodus kann es sich beispielsweise um eine Beaufschlagung mindestens eines Teils der Vorrichtung und/oder der Sensorvorrichtung mit mindestens einer elektrischen Spannung und/oder mit mindestens einem elektrischen Strom handeln, insbesondere mit einer Höhe eines elektrischen Stroms und/oder einer Höhe einer elektrischen Spannung. Beispielsweise kann es sich bei dem Merkmal eines Betriebsmodus auch um mindestens eine Temperatur mindestens eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung handeln. Die Betriebsmodi können sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Dauer unterscheiden. Die Betriebsmodi können beispielsweise nacheinander durchgeführt werden oder können beispielsweise auch zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt werden. Beispielsweise können die zwei Betriebsmodi sich auch abwechseln, beispielsweise alternierend. Besonders bevorzugt kann ein Betriebsmodus mindestens einen Zyklus umfassen, wobei ein Zyklus eine zeitliche Anordnung, vorzugsweise eine periodisch wiederholende Anordnung, von Steuerungssignalen und/oder Triggersignalen und/oder Betriebsphasen, vorzugsweise für verschiedene Komponenten der Vorrichtung, umfassen kann. Beispielsweise kann zwischen den zwei Betriebsmodi mindestens ein dritter Betriebsmodus durchgeführt werden. Beispielsweise können weitere zusätzliche Betriebsmodi durchgeführt werden. Eine Reihenfolge der Betriebsmodi kann prinzipiell frei gewählt sein, beispielsweise durch das Steuergerät und/oder durch die Auswerteschaltung.
Die zwei Betriebsmodi können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus:

– einem Messbetriebsmodus, wobei in dem Messbetriebsmodus beispielsweise die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums erfasst werden kann;
– einem Standby-Modus, wobei in dem Standby-Modus beispielsweise zumindest ein Element der Vorrichtung, bevorzugt die Steuerung, betrieben werden kann, insbesondere mit mindestens einer Spannung und/oder mindestens einem Strom beaufschlagt werden kann, wobei die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums in dem Standby-Modus bevorzugt nicht erfasst wird, wobei jedoch mindestens eine andere elektrische Funktion der Vorrichtung und/oder der Sensorvorrichtung aktiviert sein kann; und
– einem Schutzheizungsmodus, wobei in dem Schutzheizungsmodus das mindestens eine Heizelement der Vorrichtung und/oder der Sensorvorrichtung aktiviert werden kann, beispielsweise um das Sensorelement zu beheizen und/oder um eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement zumindest teilweise zu vermindern, wobei in dem Schutzheizungsmodus vorzugsweise keine Erfassung der Strömungeigenschaft stattfindet.

Bei dem Messbetriebsmodus und/oder dem Standby-Modus und/oder dem Schutzheizungsmodus kann es sich prinzipiell um Betriebsmodi des erfindungsgemäßen Verfahrens handeln. Prinzipiell können Merkmale der genannten Betriebsmodi auch in jeweils anderen Betriebsmodi umfasst sein. Prinzipiell kann das Verfahren noch weitere Betriebsmodi umfassen.
Über die bidirektionale elektrische Schnittstelle kann die Vorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung beispielsweise mit mindestens einem Steuergerät, beispielsweise einem Steuergerät wie oben beschrieben, verbunden werden. Das Steuergerät kann beispielsweise den Betriebsmodus auswählen. Das Steuergerät kann beispielsweise den Betriebsmodus, insbesondere als Funktion mindestens eines von der Vorrichtung über die bidirektionale elektrische Schnittstelle an das Steuergerät übermittelten Parameters, auswählen. Der Parameter kann zumindest einen Zustand der Vorrichtung und/oder der Sensorvorrichtung und/oder des Sensorelements beinhalten. Der Zustand kann beispielsweise wie oben beschrieben definiert sein. Das Steuergerät kann beispielsweise ausgestaltet sein, wie oben beschrieben. Bei dem Parameter kann es sich prinzipiell um einen beliebigen Parameter handeln, welcher die Vorrichtung und/oder die Sensorvorrichtung und/oder das Sensorelement und/oder zumindest einen Teil der genannten Elemente, beschreiben kann, insbesondere technisch und/oder mathematisch und/oder elektronisch beschreiben kann. Unter dem Ausdruck "verbunden werden" kann beispielsweise eine Herstellung einer elektrischen Verbindung und/oder einer Verbindung zur Signalübertragung und/oder zum Signalempfang verstanden werden.
Die oben beschriebene Vorrichtung und/oder die oben beschriebene Sensorvorrichtung und/oder das oben beschriebene Verfahren können gegenüber bekannten Vorrichtungen, Sensorvorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile aufweisen. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung und/oder das erfindungsgemäße Verfahren eine optimale Steuerung eines Heizvorgangs bieten, insbesondere eines Heizvorgangs durch das Heizelement, beispielsweise einen Chipheizvorgang, insbesondere mit Hilfe der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle zu dem Motorsteuergerät, beispielsweise einer bidirektionalen Schnittstelle, insbesondere mit einer Minimierung eines Stromverbrauchs des Sensorelements, insbesondere des Luftmassenmessers, und/oder eine Anpassung eines Betriebs des Heizelements, insbesondere eines Chipheizungsbetriebs, beispielsweise an eine zur Verfügung stehende elektrische Leistung einer Spannungsversorgung und/oder Stromversorgung. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung eine Steuerung des Sensorelements, insbesondere des Luftmassenmessers, beispielsweise von einem Motorsteuergerät aus, bevorzugt ohne zusätzliche Verkabelung, bieten, insbesondere durch die Verwendung der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle, insbesondere in einem Abstellfall des Motors, beispielsweise in einem Start-Stopp-Betrieb. Beispielsweise kann die Erfindung dazu dienen elektrischen Strom und/oder Energie zu sparen. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung beispielsweise bei einer Inbetriebnahme in kürzester Zeit betriebsbereit sein. Anzeigefehler der Vorrichtung und/oder der Sensorvorrichtung, insbesondere einer Luftmasse, durch starke Eigenerwärmung des Sensorelements mit eingeschalteter Heizung, insbesondere mit eingeschaltetem Heizelement, ohne Luftstrom kann beispielsweise vermieden werden. Die Erfindung kann einen Schutz vor Ablagerung von Öl, beispielsweise aus Öldämpfen, an dem Sensorelement bieten, insbesondere an dem Sensorelement des Luftmassenmessers, beispielsweise durch Aktivierung der Schutzheizung, insbesondere durch Aktivierung des Heizelements. Die Betriebsmodi können insbesondere derart gewählt sein und/oder werden, dass ein Stromverbrauch mit noch ausreichender Schutzwirkung minimiert werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und/oder Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 136 und/oder einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 dargestellt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 handelt es sich um eine Vorrichtung 110 zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums, insbesondere zur Erfassung eines Luftmassenstroms in der Ansaugluft eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 110 umfasst mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal 112 und mindestens ein in dem Strömungskanal 112 angeordnetes Sensorelement 114 zur Erfassung der Strömungseigenschaft. Der Strömungskanal 112 kann beispielsweise mindestens einen Hauptkanal 116 und/oder mindestens einen Bypasskanal 118 umfassen. Das Sensorelement 114 weist mindestens ein Heizelement 120 auf. Bei dem Heizelement 120 kann es sich beispielsweise um ein Sensor-Heizelement handeln, wobei das Sensor-Heizelement eingerichtet ist, um die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums zu erfassen. Beispielsweise kann es sich bei dem Heizelement 120 aber auch um ein zusätzliches Heizelement 120 handeln, welches besonders bevorzugt nicht für Sensorfunktionen benötigt wird, welches beispielsweise als Chipheizung zur Vermeidung von Verunreinigung, beispielsweise durch Tröpfchenniederschlag, dienen kann.
Die Vorrichtung 110 umfasst mindestens eine bidirektionale elektrische Schnittstelle 122. Die Vorrichtung 110 ist eingerichtet, um über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 Informationen zu empfangen und Informationen zu senden.
Die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 kann mit mindestens einem Steuergerät 124 verbindbar sein. Das Steuergerät 124 kann mindestens eine Auswerteschaltung 126 umfassen. Das Steuergerät 124 und/oder die Auswerteschaltung 126 können beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder mindestens einen Controller umfassen.
Das Heizelement 120 kann eingerichtet sein, um das Sensorelement 114 derart zu beheizen, dass eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement 114 und/oder auf der Vorrichtung 110 zumindest vermindert werden kann. Die Vorrichtung 110 kann mindestens einen Zustandssensor 128 zur Erfassung mindestens eines Zustands des Sensorelements 114 und/oder der Vorrichtung 110 und/oder der Sensorvorrichtung 136 umfassen. Bei dem Zustandssensor 128 kann es sich insbesondere um mindestens einen Temperatursensor 130 handeln. Die Vorrichtung 110 kann eingerichtet sein, um den mittels des Zustandssensors 128 erfassten Zustand des Sensorelements 114 und/oder der Vorrichtung 110 und/oder einer Umgebung der Vorrichtung 110 und/oder der Sensorvorrichtung 136 und/oder des fluiden Mediums über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 an mindestens eine mit der Vorrichtung 110 über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 verbundene externe Vorrichtung 132 zu übermitteln. Bei der externen Vorrichtung 132 kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche von der Vorrichtung 110 umfasst wird. Beispielsweise kann es sich bei der externen Vorrichtung 132 auch um eine Vorrichtung handeln, welche separat von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 ausgestaltet sein kann. Bei der externen Vorrichtung 132 kann es sich beispielsweise um das Steuergerät 124 handeln. Die Vorrichtung 110 kann weiterhin eingerichtet sein, um mindestens ein Signal von der externen Vorrichtung 132 über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 zu empfangen und mindestens ein Element 134 der Vorrichtung 110, insbesondere das Heizelement 120, entsprechend dieses Signals anzusteuern. Bei dem Element 134 der Vorrichtung 100 kann es sich beispielsweise auch um das Sensorelement 114 oder um ein anderes Element der Vorrichtung 110 handeln.
Die Vorrichtung 110 kann beispielsweise als Steckfühler ausgestaltet sein. Beispielsweise kann sich, wie in 1 dargestellt, mindestens ein Ende der Vorrichtung 110 einen Steckerbereich 142 aufweisen. Weiterhin kann die Vorrichtung 110 mindestens ein Gerätegehäuse 144, insbesondere als Steckfühler ausgestaltet, beispielsweise als Gehäuse, umfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung 110 Leiterbahnen 146 umfassen, welche von der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 umfasst sein können, welche jedoch auch separat ausgestaltet sein können. Die Leiterbahnen 146 können insbesondere zur Beaufschlagung der Vorrichtung 110 mit elektrischem Strom und/oder elektrischer Spannung ausgestaltet sein. Beispielsweise können die Leiterbahnen 146 auch ausgestaltet sein, um elektrischen Strom und/oder Informationen von der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 zu einer weiteren Komponente der Vorrichtung 110 zu leiten, beispielsweise zu dem Elektronikmodul 140. Das Elektronikmodul 140 kann beispielsweise mindestens ein Bodenblech und/oder mindestens einen Sensorträger, beispielsweise einen Sensorträger aus Metall, und/oder mindestens eine Leiterplatte und/oder das Sensorelement 114 umfassen. Die Vorrichtung 110 kann insbesondere einen Elektronikraum 148 umfassen, welcher das Elektronikmodul 140 zumindest teilweise umschließen kann. Der Elektronikraum 148 kann beispielsweise zumindest teilweise, bevorzugt reversibel, vor einem Elektronikraumdeckel 150 verschlossen und/oder bedeckt sein. Der Strömungskanal 112, insbesondere der Bypasskanal 118 und/oder der Hauptkanal 116, kann bevorzugt von mindestens einem Messkanaldeckel 152, beispielsweise einem Bypasskanaldeckel, verschlossen und/oder abgedeckt sein.
1 zeigt neben einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 110, insbesondere in perspektivischer Explosionsdarstellung, teilweise schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 136, umfassend mindestens die Vorrichtung 110, wie beispielsweise oben beschrieben.
Die Sensorvorrichtung 136 umfasst weiterhin mindestens das Steuergerät 124. Das Steuergerät 124 kann beispielsweise als Motorsteuergerät 138 ausgestaltet sein. Das Steuergerät 124 der Sensorvorrichtung 136 ist mit der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 der Vorrichtung 110 verbunden, wobei die Vorrichtung 110 eingerichtet ist, um bidirektional mit dem Steuergerät 124, beispielsweise mit dem Motorsteuergerät 138, Informationen auszutauschen. Unter „bidirektional“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere verstanden werden, dass Informationen sowohl versendet als auch empfangen werden können. Insbesondere kann „bidirektional“ im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Informationsfluss in mindestens zwei Richtungen umfassen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betrieb einer Vorrichtung 110, wie oben beschrieben, beschrieben. Das Verfahren umfasst mindestens zwei Betriebsmodi. die Vorrichtung 110 wird in den Betriebsmodi mittels der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 betrieben. Die zwei Betriebsmodi können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus:

– einem Messbetriebsmodus, wobei in dem Messbetriebsmodus die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums erfasst werden kann;
– einem Standby-Modus, wobei in dem Standby-Modus zumindest ein Element 134 der Vorrichtung 110, bevorzugt eine Steuerung, beispielsweise das Steuergerät 124, betrieben werden kann, wobei die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums in dem Standby-Modus bevorzugt nicht erfasst wird, wobei jedoch mindestens eine andere elektrische Funktion der Vorrichtung 110 aktiviert sein kann; und
– einem Schutzheizungsmodus, wobei in dem Schutzheizungsmodus das mindestens eine Heizelement 120 der Vorrichtung 110 aktiviert werden kann, beispielsweise, um das Sensorelement 114 zu beheizen und beispielsweise eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement 114 zumindest zu vermeiden.

Beispielsweise kann während eines Abstellens der Verbrennungsvorrichtung, beispielsweise des Verbrennungsmotors, das Motorsteuergerät 138, beispielsweise das Steuergerät 124, noch einen gewissen Zeitraum aktiv sein. Beispielsweise kann das Steuergerät 124, beispielsweise das Motorsteuergerät 138, alternativ oder zusätzlich bei einem so genannten Start-Stopp-Betrieb, insbesondere in der Stopp-Phase, aktiv sein. Da in diesem Zeitraum üblicherweise der Verbrennungskraftmaschine und/oder dem Verbrennungsmotor keine Frischluft zugeführt wird, kann beispielsweise das Sensorelement 114, insbesondere der Luftmassenmesser, abgeschaltet werden, beispielsweise um Energie zu sparen und/oder um in einen anderen Betriebsmodus versetzt zu werden, beispielsweise bei auftretenden Öldämpfen auf das Heizelement 120, beispielsweise kann eine Schutzheizung aktiviert werden. Im Allgemeinen kann eine Sensorvorrichtung 136, wie beispielsweise auch aus dem Stand der Technik bekannt, leicht durch eine Unterbrechung einer Stromzufuhr abgeschaltet werden. Bei einem Wiedereinschalten, was beispielsweise bei dem Start-Stopp-Betrieb möglichst schnell erforderlich sein kann, vergeht aber bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und/oder Sensorvorrichtungen und/oder Verfahren Zeit, beispielsweise da heutzutage verwendete Digitalelektronik aktiviert werden muss und/oder da das Heizelement 120 des Luftmassenmessers den Luftmassenmesser auf Betriebstemperatur bringen muss. Daher kann es beispielsweise ein Vorteil sein, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Sensorelement 114 lediglich in den Standby-Modus zu versetzen. In dem Standby-Modus kann beispielsweise das Heizelement 120, insbesondere eine Heizung des Luftmassenmessers, ausgeschaltet werden, wobei beispielsweise eine elektrische Kontrollschaltung, beispielsweise das Steuergerät 124 und/oder die Auswerteschaltung 126 und/oder das Motorsteuergerät 138 und/oder das Elektronikmodul 140, aktiv bleibt. Hierdurch kann beispielsweise Energie, insbesondere elektrischer Strom, gespart werden und/oder das Sensorelement 114 und/oder die Vorrichtung 110 kann innerhalb kürzester Zeit wieder betriebsbereit sein, insbesondere für den Messbetriebsmodus, beispielsweise für die Erfassung der Strömungseigenschaft. Weiterhin können, insbesondere durch den Standby-Modus, Anzeigefehler der Luftmasse durch starke Eigenerwärmung des Sensorelements 114 und/oder der Vorrichtung 110 mit eingeschaltetem Heizelement 120 ohne Luftstrom beispielsweise vermieden werden. Zur Aktivierung des Standby-Modus kann beispielsweise die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 und/oder eine zusätzliche Signalleitung und/oder eine andere Leitung, beispielsweise eine Mess-Signalleitung, zu einer Signalübertragung verwendet werden. Besonders bevorzugt kann zu der Aktivierung die bidirektionale Schnittstelle 122 verwendet werden. Besonders günstig kann insbesondere ein Signalübertragungskonzept unter Verwendung der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 sein. Beispielsweise können während des Standby-Modus, beispielsweise eines Standby-Zustandes, Informationen, zum Beispiel mindestens eine Temperatur des Sensorelements 114, an das Motorsteuergerät 138 und/oder an das Steuergerät 124 und/oder an die Auswerteschaltung 126 übertragen werden. Während des Schutzheizungsmodus kann beispielsweise zu einem Schutz vor Ablagerung von Öl aus Öldämpfen am Sensorelement 114, beispielsweise des Luftmassenmessers, ein Heizelement 120, insbesondere eine Schutzheizung, aktiviert werden. Hierbei kann das Sensorelement 114, bevorzugt samt eines das Sensorelement 114 umfassenden Substrats, auf eine vorgegebene Übertemperatur geregelt werden, um beispielsweise eine Kondensation von Öl an dem Sensorelement 114 zu vermeiden. Zur Ansteuerung dieser Schutzfunktion können Maßnahmen, wie oben bei dem Standby-Modus, angewandt werden. Beispielsweise kann die Schutzfunktion über eine Luftmassen-Messsignalleitung aktiviert werden. Mit Hilfe der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 kann es beispielsweise möglich sein, eine aktuelle Temperatur zumindest eines Teils des Sensorelements 114 und/oder der Vorrichtung 110 zu erfassen und beispielsweise eine vorgegebene Übertemperatur zu verändern.
Die Betriebsmodi können beispielsweise derart ausgewählt werden, insbesondere durch das Steuergerät 124 und/oder die Auswerteschaltung 126 und/oder das Motorsteuergerät 138 und/oder das Elektronikmodul 140, dass ein Stromverbrauch mit noch ausreichender Schutzwirkung minimiert werden kann, beispielsweise durch eine Anpassung der Übertemperatur in dem Schutzheizungsmodus, insbesondere in einem Schutzheizbetrieb, und/oder es kann ein Stromverbrauch zu einer zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung angepasst werden. Beispielsweise kann durch die vorliegende Erfindung ein minimaler Stromverbrauch bei geringer zur Verfügung stehender elektrischer Leistung bei einem maximalen Schutz realisiert werden.
Mit Hilfe der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle 122 können, beispielsweise flexibel, die verschiedenen Betriebsmodi des Sensorelements 114, insbesondere des Luftmassenmessers, eingestellt werden, wie beispielsweise der Messbetriebsmodus, insbesondere ein Messbetrieb, und/oder der Standby-Modus, insbesondere Stand-by, und/oder der Schutzheizungsmodus, insbesondere die Schutzheizung. Beispielsweise kann zwischen verschiedenen Betriebsmodi, beispielsweise zwischen dem Standby-Modus und dem Schutzheizungsmodus, gemäß verschiedener Kriterien gewählt werden. Über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 kann die Vorrichtung 110 mit dem mindestens einen Steuergerät 124 und/oder mit der Auswerteschaltung 126 und/oder mit dem Motorsteuergerät 138 und/oder mit dem Elektronikmodul 140 verbunden sein. Bevorzugt kann das Steuergerät 124 und/oder die Auswerteschaltung 126 und/oder das Motorsteuergerät 138 und/oder das Elektronikmodul 140 den Betriebsmodus auswählen, insbesondere als Funktion mindestens eines von der Vorrichtung 110 über die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 an das Steuergerät 124, optional die Auswerteschaltung 126 und/oder das Motorsteuergerät 138 und/oder das Elektronikmodul 140, übermittelten Parameters. Der Parameter kann mindestens einen Zustand der Vorrichtung 110 beinhalten. Eine Auswertung des Parameters kann beispielsweise in die Kriterien einfließen. Bei den Kriterien und/oder dem Parameter kann es sich beispielsweise um eine Vorgeschichte des Betriebs der Vorrichtung 110, insbesondere des Motorbetriebs, handeln, beispielsweise ein Betrieb bei besonders hohen und/oder bei besonders tiefen Temperaturen, wobei die Temperaturen beispielsweise durch den Zustandssensor 128, insbesondere durch den Temperatursensor 130, erfasst werden können. Beispielsweise kann während einer Stopp-Phase zuerst geheizt werden, insbesondere durch das Heizelement 120, besonders bevorzugt in dem Schutzheizungsmodus, und dann in den Standby-Modus, beispielsweise ein Standby-Betrieb, umgeschaltet werden. Die bidirektionale elektrische Schnittstelle 122 kann insbesondere eine Verkabelung von der Vorrichtung 110 zu dem Motorsteuergerät 138 und/oder zu der Auswerteschaltung 126 umfassen. Beispielsweise kann die Erfindung zu einer Messung einer Ansaugluft in Kraftfahrzeugen angewendet werden, insbesondere bei thermischen Luftmassenmessern, welche beispielsweise in einem Abstellfall spezielle Betriebsoptionen, insbesondere Betriebsmodi, bieten können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10232072 B4 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148 [0001]
Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2010, Seiten 146–148 [0007]

Claims

Vorrichtung (110) zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums, insbesondere zur Erfassung eines Luftmassenstroms in der Ansaugluft eines Kraftfahrzeugs, wobei die Vorrichtung (110) mindestens einen von dem fluiden Medium durchströmbaren Strömungskanal (112) und mindestens ein in dem Strömungskanal (112) angeordnetes Sensorelement (114) zur Erfassung der Strömungseigenschaft umfasst, wobei das Sensorelement (114) mindestens ein Heizelement (120) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (110) mindestens eine bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) umfasst, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, um über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) Informationen zu Empfangen und Informationen zu senden.
Vorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) mit mindestens einem Steuergerät (124) verbindbar ist.
Vorrichtung (110) nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Steuergerät (124) mindestens eine Auswerteschaltung (126) umfasst.
Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Heizelement (120) eingerichtet ist um das Sensorelement (114) derart zu beheizen, dass eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement (114) zumindest vermindert wird.
Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (110) mindestens einen Zustandssensor (128) zur Erfassung mindestens eines Zustands des Sensorelements (114) umfasst, insbesondere mindestens einen Temperatursensor (130).
Vorrichtung (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, um den mittels des Zustandssensors (128) erfassten Zustand des Sensorelements (114) über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) an mindestens eine mit der Vorrichtung (110) über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) verbundene externe Vorrichtung (132) zu übermitteln, insbesondere an ein Steuergerät (124), wobei die Vorrichtung (110) weiterhin eingerichtet ist, um mindestens ein Signal von der externen Vorrichtung (132) über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) zu empfangen und mindestens ein Element (134) der Vorrichtung (110), insbesondere das Heizelement (120), entsprechend dieses Signals anzusteuern.
Sensorvorrichtung (136), umfassend mindestens eine Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend mindestens ein Steuergerät (124), insbesondere ein Motorsteuergerät (138), wobei das Steuergerät (124) mit der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle (122) der Vorrichtung (110) verbunden ist und wobei die Vorrichtung (110) eingerichtet ist, um bidirektional mit dem Steuergerät (124) Informationen auszutauschen.
Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung (110) nach einem der vorhergehenden, eine Vorrichtung (110) betreffenden Ansprüche, wobei das Verfahren mindestens zwei Betriebsmodi umfasst, wobei die Vorrichtung (110) in den Betriebsmodi mittels der bidirektionalen elektrischen Schnittstelle (122) betrieben wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zwei Betriebsmodi ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: – einem Messbetriebsmodus, wobei in dem Messbetriebsmodus die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums erfasst wird; – einem Standby-Modus, wobei in dem Standby-Modus zumindest ein Element (134) der Vorrichtung (110), bevorzugt eine Steuerung, betrieben wird, wobei die Strömungseigenschaft des fluiden Mediums in dem Standby-Modus nicht erfasst wird, wobei jedoch mindestens eine andere elektrische Funktion der Vorrichtung (110) aktiviert ist; und – einem Schutzheizungsmodus, wobei in dem Schutzheizungsmodus das mindestens eine Heizelement (120) der Vorrichtung (110) aktiviert wird, um das Sensorelement (114) zu beheizen und eine Ablagerung von Verunreinigungen auf dem Sensorelement (114) zumindest zu vermindern.
Verfahren nach den beiden vorhergehenden Verfahrensansprüche, wobei über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) die Vorrichtung (110) mit mindestens einem Steuergerät (124) verbunden wird, wobei das Steuergerät (124) den Betriebsmodus auswählt, insbesondere als Funktion mindestens eines von der Vorrichtung (110) über die bidirektionale elektrische Schnittstelle (122) an das Steuergerät (124) übermittelten Parameters, wobei der Parameter mindestens einen Zustand der Vorrichtung (110) beinhaltet.