DE19750496A1

DE19750496A1 - Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft und Sensor für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19750496A1
Application number: DE19750496A
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr Strohrmann; Wolfgang Dr Mueller; Uwe Dr Konzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-05-20
Also published as: EP1017931B1; US6581447B1; EP1017931A1; RU2209991C2; DE59810415D1; JP2001509854A; WO1999025971A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft, wobei die Luftmasse von einem Luftmassenmesser erfaßt wird.

Seit längerem ist es bekannt, die von einer Brennkraftma schine eines Kraftfahrzeugs angesaugte Luftmasse mittels eines Luftmassenmessers zu erfassen.

Die erfaßte Luftmasse wird in einer Motorsteuerung zusammen mit anderen für den Verbrennungsvorgang relevan ten Daten, wie beispielsweise die Temperatur oder der Saugrohrdruck, zur Berechnung von Einspritzzeiten u. dgl. verarbeitet.

Ein Problem bei derartigen bekannten Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft liegt darin, daß bei der Bestimmung der Luftmasse Größen, welche die Luftmasse beeinflussen, nicht mit erfaßt werden. Eine derartige, die Luftmasse verändernde Größe ist beispielsweise die Luftfeuchtigkeit. Bei einer sehr feuchten Umgebungsluft wird aufgrund der Luftfeuch tigkeit der von dem Luftmassenmesser erfaßte Luftmassen strom dadurch verfälscht, daß neben der in der Brenn kraftmaschine verbrennbaren Luft gleichzeitig auch Wasserdampf erfaßt wird, der nicht verbrannt werden kann und daher zu sehr nachteiligen Änderungen der Emissions werte führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft der gattungsgemäßen Art derart weiterzu bilden, daß nur die von der Brennkraftmaschine verbrenn bare Luft präzise erfaßt wird.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß simultan zur Erfassung der Luftmasse die Luftfeuchtigkeit durch einen Feuchtesensor erfaßt und in einer Auswerteschaltung ausgewertet wird. Die zusätzliche Erfassung und Auswertung der Luftfeuchtigkeit der angesaugten Luft hat den besonders großen Vorteil, daß der angesaugte Massenstrom gasförmigen Wassers von dem in der Brennkraftmaschine verbrennbaren Luftmassenstrom unterschieden werden kann. Hierdurch können der Steuer schaltung der Brennkraftmaschine wesentlich präzisere Ausgangsdaten zur Verfügung gestellt werden und als Folge davon wesentlich präzisere Lastsignale und weitere, den Verbrennungsvorgang bestimmende Signale berechnet und ausgegeben werden.

Die Luftfeuchtigkeit der angesaugten Luft kann rein prinzipiell auf die unterschiedlichste Art und Weise erfaßt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß die Luftfeuchtigkeit im Saugrohr der Brenn kraftmaschine, vorzugsweise benachbart zu dem Luftmassen messer erfaßt wird. Hierdurch ist eine sehr präzise Bestimmung der Luftfeuchtigkeit der angesaugten Luft möglich.

Bei einer anderen sehr vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Luftfeuchtigkeit außerhalb des Saugrohrs erfaßt wird. Hierdurch kann die erfaßte Feuchtigkeit der Umgebungsluft auch für andere fahrzeug spezifische Zwecke benutzt werden. Beispielsweise ist es denkbar, daß bei Überschreiten einer gewissen Luftfeuch tigkeit eine automatische Einschaltung der Scheibenwi scher, der Beleuchtung oder ähnliches vorgesehen ist.

Darüber hinaus kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß zusätzlich auch der Saugrohrdruck simultan erfaßt und in der Auswerteschaltung ausgewertet wird. Hierdurch wird die Präzision der Bestimmung der angesaugten Luft erhöht.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Saugrohrdruck im Saugrohr benachbart zum Luftmassenmesser erfaßt wird.

Der Erfindung liegt darüber hinaus auch noch die Aufgabe zugrunde, einen Sensor für eine Brennkraftmaschine umfassend einen Luftmassenmesser mit einem Sensorelement zur Erfassung der angesaugten Luftmasse dahingehend zu verbessern, daß neben der Luftmasse auch noch die Feuchtigkeit und/oder der Saugrohrdruck auf einfache Weise erfaßbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Sensor für eine Brenn kraftmaschine umfassend einen Luftmassenmesser mit einem Sensorelement zur Erfassung der angesaugten Luftmasse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß benachbart zu dem Luftmassenmesser bzw. dessen Sensorelement ein Feuchte sensor und/oder ein Drucksensor sowie eine Auswerteschal tung zur Verarbeitung der von dem Luftmassenmesser bzw. dessen Sensorelement, dem Feuchtesensor und dem Drucksen sor ausgegebenen Daten vorgesehen und vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind.

Ein derartiger Sensor hat den besonders großen Vorteil, daß neben der Luftmasse auch deren Feuchtigkeit und Druck nicht nur erfaßt, sondern auch bereits im Sensor ver arbeitet werden. Durch einen solchen Sensor können die erfaßten Daten aufgrund der in ihm angeordneten Aus werteschaltung vorteilhafterweise über wenige Anschluß leitungen an eine Steuerschaltung übermittelt werden. Ein derartiger Sensor eignet sich daher insbesondere auch zum Anschluß an ein Bus-System, welches nur zwei Daten leitungen benötigt. Darüber hinaus kann ein derartiger Sensor sehr kompakt aufgebaut werden.

So ist beispielsweise bei einer vorteilhaften Ausfüh rungsform vorgesehen, daß der Luftmassenmesser bzw. das Sensorelement und der Drucksensor mikromechanische Bauteile sind. Dabei kann vorgesehen sein, daß das Sensorelement des Luftmassenmessers und der Drucksensor auf einem Chip oder einem plättchenförmigen Keramikbau teil angeordnet sind, wodurch nicht nur eine besonders kleine Bauform resultiert, sondern insbesondere auch sichergestellt ist, daß sowohl die Luftmasse als auch die Luftfeuchtigkeit praktisch am selben Ort erfaßt werden. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Luftmassenmesser bzw. dessen Sensor element und der Drucksensor auf zwei voneinander be abstandeten Chips angeordnet sind. In diesem Falle kann die Druckmessung dann über eine bestimmte, vorgebbare Laufstrecke z. B. innerhalb des Luftmassenmeßrohrs erfolgen.

Zeichnung

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri schen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sensors für eine Brennkraftmaschine, der von der Erfindung Gebrauch macht;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Sensors für eine Brennkraftmaschine, der von der Erfindung Gebrauch macht;

Fig. 3 schematisch eine Kombination aus einem Luft massenmesser und einem Feuchtigkeitssensor zur simultanen Erfassung des Luftmassenstroms und der Feuchtigkeit der von einer Brennkraftma schine angesaugten Luft gemäß einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 4 schematisch eine Kombination aus einem Luft massenmesser und einem Feuchtigkeitssensor zur simultanen Erfassung des Luftmassenstroms und der Feuchtigkeit der von einer Brennkraftma schine angesaugten Luft gemäß einer Ausfüh rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 5 schematisch eine Kombination aus einem Luft massenmesser und einem Drucksensor zur simul tanen Erfassung des Luftmassenstroms und des Drucks der von einer Brennkraftmaschine ange saugten Luft gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist eine Kombination aus einem an sich bekann ten Luftmassenmesser 10 und einem beispielsweise aus der DE 38 29 517 A1 bekannten Feuchtesensor 20, die in einem Saugrohr 30 einer Brennkraftmaschine angeordnet sind, dargestellt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel ist der Luftmassenmesser 10 und der Feuchtesen sor 20 Gegenstand eines einzigen Gehäuses 25, in dem darüber hinaus auch ein Hybridraum 40 vorgesehen ist, in dem eine beispielsweise in Hybridtechnik aufgebaute elektronische Auswerteschaltungen untergebracht ist, welche die von dem Luftmassenmesser 10 und dem Feuchtig keitssensor 20 erfaßten Daten auswertet und über Leitun gen 42 beispielsweise an ein (in Fig. 1 nicht dargestell tes) Steuergerät ausgibt.

Der Luftmassenmesser 10 besitzt, wie Fig. 2 näher zeigt, ein temperaturempfindliches Sensormittel 14, das als mikromechanisches Bauteil ausgebildet ist. Ein mit einem derartigen Sensorelement ausgestatteter Luftmassenmesser ist dem Fachmann aus der DE 44 07 209 C2 bekannt, deren Offenbarung ausdrücklich Bestandteil der hier vorliegen den Patentanmeldung sein soll. Selbstverständlich kann der Luftmassenmesser 10 auch als sogenannter Heißfilm-Luft massenmesser aufgebaut sein, der als Sensorelement ein mit temperaturabhängigen Widerstandsschichten versehenes plättchenförmiges Keramiksubstrat aufweist, wie es zum Beispiel aus der DE 36 38 138 A1 hervorgeht.

Durch die simultane Erfassung der Luftfeuchtigkeit ist bei dem erfaßten Luftmassenstrom der Teil der angesaugten Luft, der von der Brennkraftmaschine verbrennbar ist, von Wasser im gasförmigen Zustand unterscheidbar. Hierdurch wird die Präzision, beispielsweise bei der Berechnung des Lastsignals wesentlich erhöht, da nur die Anteile der erfaßten Luft berücksichtigt werden können.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, kann der Feuchtesensor 20 zusammen mit dem Luftmassenmesser 10 und der Auswerte schaltung 41 in einem Gehäuse 25 angeordnet sein.

Möglich ist es aber auch, die Feuchte durch einen außerhalb des eigentlichen Luftmassenmessers 10 in dem Saugrohr 30 angeordneten Feuchtesensor 20 zu erfassen, wobei die von dem Luftmassenmesser 10 und dem Feuchtesen sor 20 ausgegebenen Daten einem Steuergerät 70 zugeführt und verarbeitet werden (vgl. Fig. 3).

Darüber hinaus kann der Feuchtesensor 20 auch außerhalb des Saugrohrs 30 angeordnet sein. In diesem Falle kann er für weitere Steuerzwecke des Fahrzeugs, beispielsweise für das selbsttätige Einschalten der Scheibenwischer oder der Beleuchtung o. dgl. verwendet werden (vgl. Fig. 4).

Neben dem in dem Gehäuse 25 des Luftmassenmessers 10 angeordneten Feuchtesensor 20 kann darüber hinaus auch ein Drucksensor 50 angeordnet sein, wie es aus Fig. 2 hervorgeht. Dabei können sowohl der Drucksensor 50 als auch der eigentliche Luftmassenmesser 12 bzw. sein Sensorelement 14 als mikromechanische Bauteile ausgeführt sein, die auf einem gemeinsamen Chip 13 oder Keramiksub strat zum Beispiel in einem Bypasskanal 15 des Luftmas senmessers 10 angeordnet sind. Darüber hinaus ist es aber auch möglich, daß der Drucksensor 50 außerhalb des Luftmassenmessers 10 in dem Saugrohr 30 angeordnet ist, wie es aus Fig. 5 hervorgeht. Dabei kann der Drucksensor ebenfalls aus einem mikromechanischen Bauteil bestehen oder auf an sich bekannte und beispielsweise aus der DE 43 17 312 A1 hervorgehende Weise aufgebaut sein.

Es versteht sich, daß die in Fig. 2 dargestellte Kom bination von Luftmassenmesser 10 bzw. dessen Sensor element 14 und Drucksensor 50 auch auf die im Zusammen hang mit Fig. 1 beschriebene Weise mit einem Feuchtesen sor 20 kombiniert sein kann. In diesem Falle umfaßt der Sensor für die Brennkraftmaschine dann einen Luftmassen messer 10, einen Feuchtesensor 20 und einen Drucksensor 50, wobei dieser Sensor zusammen mit einer Auswerteschal tung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.

Dabei können das Sensorelement 14 des Luftmassenmessers 10, der Feuchtesensor 20 und der Drucksensor 50 auch auf einen gemeinsamen Chip oder Keramiksubstrat aufgebracht sein, der sich vorzugsweise im Bypasskanal 15 des Luftmassenmessers 10 befindet.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der von einer Brennkraftma schine angesaugten Luft, wobei die Luftmasse von einem Luftmassenmesser (10) erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß simultan zur Erfassung der Luftmasse die Luftfeuchtigkeit durch einen Feuchte sensor (20) erfaßt und in einer Auswerteschaltung (41) ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfeuchtigkeit in einem Saugrohr (30) der Brennkraftmaschine, vorzugsweise benachbart zu dem Luftmassenmesser (10), erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfeuchtigkeit außerhalb eines Saugrohrs (30) der Brennkraftmaschine erfaßt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich der Saugrohrdruck simultan erfaßt und von der Auswerteschaltung (41) ausgewertet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugrohrdruck im Saugrohr (30) benachbart zum Luftmassenmesser (10) erfaßt wird.

6. Sensor für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Luftmassenmesser (10) mit einem Sensorelement (14) zur Erfassung der angesaugten Luftmasse, dadurch gekennzeichnet, daß benachbart zu dem Luftmassenmes ser (10) bzw. dessen Sensorelement (14) ein Feuchte sensor (20) und/oder ein Drucksensor (50) sowie eine Auswerteschaltung (41) zur Verarbeitung der von dem Luftmassenmesser (10) bzw. dessen Sensorelement (14), dem Feuchtesensor (20) und dem Drucksensor (50) ausgegebenen Daten vorgesehen und vorzugsweise in einem einzigen Gehäuse (25) angeordnet sind.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) des Luftmassenmessers (10) und der Drucksensor (50) mikromechanische Bauteile sind.

8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) des Luftmassenmessers (10) und der Drucksensor (50) auf einem Chip (13) an geordnet sind.

9. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (14) des Luftmassenmessers (10) und der Drucksensor (50) auf zwei voneinander beabstandeten Chips angeordnet sind.