DE19801484A1 - Meßelement und damit ausgerüsteter Luftmassenmesser - Google Patents
Meßelement und damit ausgerüsteter LuftmassenmesserInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßelement für
einen Luftmassenmesser sowie einen damit ausgerüsteten
Luftmassenmesser und insbesondere eine Vorrichtung, die
die von einem Verbrennungsmotor angesaugte Luftmasse
messen kann.
Im Stand der Technik wird derzeit als Luftmengenmesser,
der in einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffein
spritzanlage für Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen
und dergleichen zum Messen der Ansaugluftmenge vorgesehen
ist, meist ein thermischer Luftmassenmesser verwendet,
der die Luftmasse direkt erfassen kann. Das Hauptaugen
merk ist auf einen Luftmassenmesser sowie ein hierfür
verwendetes Meßelement gerichtet worden, das mit einer
Halbleitermikrobearbeitungstechnik hergestellt wird, die
ermöglicht, die Kosten zu reduzieren und das Element mit
niedriger elektrischer Leistung zu betreiben. Ein Luft
massenmesser, in dem das herkömmliche Halbleitersubstrat
verwendet wird, ist aus der JP 60-142268-A (1985) be
kannt. Diese Technik legt den Schwerpunkt auf die Verrin
gerung der Herstellungskosten.
Daher wird in dem obenerwähnten Stand der Technik eine
Luftmassen-Temperatur-Kennlinie bei der Messung der
Ansaugluftmenge nicht betrachtet, weshalb das Problem
entsteht, daß die Genauigkeit der Messung der Luftmasse
unzureichend ist.
Das Problem bei der Technik, die aus der JP 60-142268-A
bekannt ist, wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 16
erläutert. Fig. 16 ist eine Draufsicht des herkömmlichen
Meßelements eines Luftmassenmessers, die der Fig. 2
dieser obenerwähnten Anmeldung entspricht. In Fig. 16
bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Meßelement des her
kömmlichen Luftmassenmessers. Das Meßelement besitzt zwei
Brücken 23a und 23b, die durch einen Isolierfilm gebildet
sind, und Überbrückungslufträume 22a, 22b und 22c, die
durch anisotropes Ätzen eines Halbleitersubstrats wie
etwa eines Siliciumsubstrats gebildet werden. Die Brücke
23a ist in bezug auf die Luftströmung stromaufseitig
angeordnet, während die Brücke 23b stromabseitig angeord
net ist.
Ein Heizwiderstand 20 ist so angeordnet, daß sich zwi
schen ihm der Luftraum 22c befindet, dessen Öffnung sich
zwischen den beiden Brücken 23a und 23b befindet. Zu
beiden Seiten des Heizwiderstandes 20 sind Temperaturer
fassungswiderstände 21a und 21b angeordnet. Ferner ist in
einem Abschnitt stromaufseitig vom Luftraum 22a ein
Lufttemperaturkompensationswiderstand 4a angeordnet. Da
die Lufträume 22a, 22b und 22c durch anisotropes Ätzen
des Halbleitersubstrats durch den Öffnungsabschnitt des
elektrisch isolierenden Films gebildet werden, sind sie
unterhalb der Brücken 23a und 23b miteinander verbunden.
In einem derartigen Luftmassenmesser wird der Heizwider
stand 20 auf eine Temperatur erhitzt, die um einen vorge
gebenen Wert höher als die Lufttemperatur ist, die durch
den Temperaturkompensationswiderstand 4a bestimmt wird.
Die Luftmasse wird anhand der Temperaturdifferenz gemes
sen, die zwischen dem stromaufseitigen Temperaturerfas
sungswiderstand 21a und dem stromabseitigen Temperaturer
fassungswiderstand 21b auftritt und durch die Kühlungs
wirkung des Luftstroms verursacht wird.
In dem obenbeschriebenen herkömmlichen Aufbau wird die
Temperaturänderung der Ansaugluft nur durch eine Brücken
schaltung kompensiert, die aus dem Temperaturkompensa
tionswiderstand 4a und dem Heizwiderstand 20 konstruiert
ist. Das heißt, daß in dieser herkömmlichen Technik
temperaturbedingte Änderungen der physikalischen Eigen
schaften der Luft, d. h. der Dichte, der dynamischen
Viskosität und der Wärmeleitfähigkeit, nicht betrachtet
wird. Daher kann eine geeignete Luftmassen-Lufttempera
tur-Kennlinie nicht erhalten werden. Ferner wird in dem
Fall, in dem der Sensor unter harten Umgebungsbedingungen
wie etwa jenen eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, die
Wärme aufgrund eines Anstiegs der Temperatur des Verbren
nungsmotors zum Heizwiderstand 20, zum Temperaturkompen
sationswiderstand 4 und zu den Temperaturerfassungswider
ständen 21a, 21b geleitet, was sich auf die Genauigkeit
der Messung nachteilig auswirkt. Dieses Problem kann im
Stand der Technik nicht gelöst werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßelement
für einen Luftmassenmesser sowie einen damit ausgerüste
ten Luftmassenmesser zu schaffen, der die Luftmasse mit
hoher Genauigkeit messen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein
Meßelement und einen damit ausgerüsteten Luftmassenmes
ser, die die in den entsprechenden unabhängigen Ansprü
chen angegebenen Merkmale besitzen. Die abhängigen An
sprüche sind auf zweckmäßige Ausführungen der Erfindung
gerichtet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist in einem
Meßelement für einen Luftmassenmesser ein Temperatursen
sor zur Erfassung einer die Wärmezufuhr in einen Heizwi
derstand angebenden typischen Temperatur auf einem Wärme
übertragungspfad von einem Konfigurationselement ausge
bildet, welches ein Substrat trägt, auf dem der Heizwi
derstand zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Meßele
ment für einen Luftmassenmesser versehen mit einem Tempe
ratursensor zur Erfassung einer die Wärmezufuhr in einen
Heizwiderstand angebenden typischen Temperatur, der auf
einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurationsele
ment ausgebildet ist, welches ein Substrat trägt, auf dem
der Heizwiderstand zum Messen der Luftmasse ausgebildet
ist, und mit einem Lufttemperatursensor zur Erfassung der
Lufttemperatur, der auf dem Substrat außerhalb der Luft
strömung ausgebildet ist, die mit dem Heizwiderstand in
Kontakt gelangt.
Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung ent
hält ein Luftmassenmesser ein Meßelement, das einen
Temperatursensor zur Erfassung einer die Wärmezufuhr in
einen Heizwiderstand angebenden typischen Temperatur, der
auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurations
element ausgebildet ist, welches ein Substrat trägt, auf
dem der Heizwiderstand zum Messen der Luftmasse ausgebil
det ist; eine Operationsschaltung zum Liefern eines
Stroms an das Meßelement und zum Erfassen eines die
Luftmasse angebenden Signals; eine Steuerschaltung zum
Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage des die Luft
masse angebenden Signals; sowie einen Speicher zum Spei
chern von Kompensationsdaten für eine Luftmassen-
Substrattemperatur-Kennlinie. Die Steuerschaltung kompen
siert die Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsda
ten und der typischen Temperatur, die von dem Temperatur
sensor erhalten wird.
Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung be
sitzt ein Luftmassenmesser ein Meßelement, das versehen
ist mit einem Temperatursensor zur Erfassung einer die
Wärmezufuhr in einen Heizwiderstand angebenden typischen
Temperatur, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem
Konfigurationselement ausgebildet ist, welches ein
Substrat trägt, auf dem der Heizwiderstand zum Messen der
Luftmasse ausgebildet ist; einer Operationsschaltung zum
Liefern eines Stroms an das Meßelement und zum Erfassen
eines die Luftmasse angebenden Signals; einer Steuer
schaltung zum Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage
des die Luftmasse angebenden Signals; und einem Speicher
zum Speichern von Kompensationsdaten für eine Luftmassen-
Substrattemperatur-Kennlinie und eine Luftmassen-Lufttem
peratur-Kennlinie. Die Steuerschaltung kompensiert die
Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsdaten, der
vom Lufttemperatursensor erhaltenen Lufttemperatur und
der vom Temperatursensor erhaltenen typischen Temperatur.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger
Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug
nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser gemäß einer ersten Ausführung
der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie A-A' des
Luftmassenmessers nach Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht des Luftmassenmessers gemäß
einer ersten Ausführung der Erfindung;
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Meßelementteils nach
Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie B-B' des
Meßelementteils nach Fig. 4;
Fig. 6 einen Blockschaltplan der Schaltung des Luft
massenmessers gemäß der Erfindung;
Fig. 7 einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen der
Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß der
ersten Ausführung der Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen der
Temperatur, die in dem Luftmassenmesser gemäß der
ersten Ausführung der Erfindung verwendet wird;
Fig. 9 eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwi
schen einem Abschnitt des Meßelements nach Fig. 1
und der Temperaturverteilung längs der Linie B-B'
des Meßelements;
Fig. 10 Graphen zur Erläuterung der Substrattemperatur-
Korrektur bzw. der Lufttemperatur-Korrektur;
Fig. 11 eine Draufsicht eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser gemäß einer zweiten Ausführung
der Erfindung;
Fig. 12 einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen der
Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß der
zweiten Ausführung der Erfindung verwendet wird;
Fig. 13 einen weiteren Schaltplan einer Schaltung zum
Messen der Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser
gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung ver
wendet wird;
Fig. 14 eine Draufsicht eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser gemäß einer dritten Ausführung
der Erfindung;
Fig. 15 einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen einer
Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß der
dritten Ausführung der Erfindung verwendet wird;
und
Fig. 16 die bereits erwähnte Draufsicht eines herkömmli
chen Meßelements für einen Luftmassenmesser.
In allen Figuren bezeichnen entsprechende Bezugszeichen
und Symbole gleiche oder äquivalente Teile, soweit nichts
anderes angegeben ist.
Fig. 1 ist eine Draufsicht eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser gemäß einer ersten Ausführung der Erfin
dung. Fig. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A'
des Luftmassenmessers nach Fig. 1. In den Fig. 1 und 2
enthält das Meßelement 1 ein Halbleitersubstrat 2 aus
Silicium, in dem von seiner unteren Oberfläche bis zu
einer Grenzfläche eines Isolierfilms 7a durch anisotropes
Ätzen ein Luftraum 6 ausgebildet ist, einen Heizwider
stand 3, der auf dem Isolierfilm 7a über dem Luftraum 6
ausgebildet ist, einen Temperaturkompensationswiderstand
4a, der zusammen mit dem Heizwiderstand 3 eine Brücken
schaltung bildet, um die Lufttemperatur zu messen, einen
Lufttemperatursensor oder zweiten Temperatursensor 4b,
der im oberen Abschnitt des Substrats 2 ausgebildet ist,
um die Luft- oder Ansauglufttemperatur zu messen, An
schlußelektroden 8a bis 8h, einen Substrattemperatursen
sor oder ersten Temperatursensor 5, der zwischen dem
Heizwiderstand 3 und der Anschlußelektrode 8 ausgebildet
ist, um die Temperatur eines Unterstützungsabschnitts 2a
oder des Substrats in dem Unterstützungsabschnitt 2a zu
messen, bei dem das Substrat 2 von einem weiteren Konfi
gurationselement unterstützt wird, sowie einen Isolier
film 7b für den Schutz der einzelnen Widerstände.
In einer derartigen Konfiguration fließt zum Heizwider
stand 3 ein Heizstrom, so daß dessen Temperatur um einen
vorgegebenen Wert höher ist als jene des Temperaturkom
pensationswiderstandes 4a, der oberhalb eines Durchlasses
für die Luftströmung 9 angeordnet ist. Die Luftmasse wird
auf der Grundlage der Kühlungswirkung des Heizwiderstan
des 3 durch die Luftströmung 9 anhand des Wertes des in
den Heizwiderstand 3 fließenden Stroms gemessen. Der
Isolierfilm 7 in der Umgebung des Luftraums 6 und des
Heizwiderstandes 3 ist dazu vorgesehen, die Genauigkeit
der Messung aufrechtzuerhalten, indem er eine Wärmeüber
tragung vom Heizwiderstand 3 an das Substrat 2 verhin
dert.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind der Temperaturkompensa
tionswiderstand 4a und der zweite Temperatursensor 4b im
oberen Teil des Substrats 2 auf einem in den Luftströ
mungsdurchlaß vorstehenden Abschnitt angeordnet. Im
Ergebnis beeinflußt der Heizwiderstand 3 die erwärmte
Luftströmung 9 nicht, weder die Vorwärtsströmung noch die
Rückwärtsströmung. Da der zweite Temperatursensor 4b auf
dem Abschnitt des Substrats außerhalb des Bereichs ausge
bildet ist, in dem die Luftströmung mit dem Heizwider
stand 3 in Kontakt gelangt, kann eine Erwärmung des vom
Temperatursensor 4b gemessenen Luftstroms durch den
Heizwiderstand 3 vermieden werden, so daß die Lufttempe
ratur vom Temperatursensor 4b korrekt erfaßt wird.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht des Luftmassenmessers
gemäß der ersten Ausführung der Erfindung. In Fig. 3 ist
das in Fig. 1 gezeigte Meßelement 1 in einem Luftmassen
messer installiert. Genauer ist der mit dem Meßelement 1
ausgerüstete Luftmassenmesser in einem Ansaugrohr eines
Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge angebracht, um die
angesaugte Luftmasse zu messen.
Der Luftmassenmesser gemäß der ersten Ausführung der
Erfindung enthält das Meßelement 1, ein Gehäuseteil 12
und eine externe Schaltung 13. Das Meßelement 1 ist in
einem Innenrohr 11 innerhalb eines Luftansaugrohrs 10
angeordnet. Die externe Schaltung 13 ist über das Gehäu
seteil 12 an eine Anschlußelektrode 8 des Meßelements 1
elektrisch angeschlossen. Während die angesaugte Luftma
sse normalerweise in Richtung der durch einen Pfeil
angezeigten Luftströmung 9 strömt, kann sie in bestimmten
Zuständen des Verbrennungsmotors auch in der entgegenge
setzten Richtung strömen (Rückwärtsströmung).
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht des Meßelements 1 und
des Gehäuseteils 12 nach Fig. 3. Fig. 5 ist eine Schnitt
ansicht längs der Linie B-B' des Meßelements nach Fig. 4.
Wie in diesen Figuren gezeigt ist, ist das Meßelement 1
am Unterstützungsabschnitt 2a des Substrats 2 durch das
Gehäuseteil 12 unterstützt, so daß zwei Seiten sowohl des
Temperaturkompensationswiderstandes 4a als auch des
zweiten Temperatursensors 4b der Luftströmung 9 ausge
setzt sein können. Weiterhin ist am Gehäuseteil 12 die
externe Schaltung 13 befestigt, die eine Anschlußelek
trode 14 und eine Signalverarbeitungsschaltung (ein
schließlich einer Operationsschaltung und einer Steuer
schaltung, die später beschrieben werden) enthält.
Das Meßelement 1 und die externe Schaltung 13, d. h. die
Anschlußelektroden 8 (8a bis 8h) und 14, sind durch
Drahtbonden über Golddrähte miteinander elektrisch ver
bunden. Der erste Temperatursensor 5, die Golddrähte 15,
die Elektrodenanschlüsse 8 und 14 und die externe Schal
tung 13 sind durch das Schutzgehäuse 12a dicht eingekap
selt und geschützt, um einen direkten Kontakt mit der
Luft zu vermeiden. Daher kann die Temperatur des
Substrats 2 unabhängig von der Einwirkung der Luftströ
mung 9 korrekt gemessen werden. Die Änderung der durch
den ersten Temperatursensor 5 gemessenen Temperatur
aufgrund der Wärmezufuhr von der Luftströmung kann somit
unterdrückt werden.
Was das installierte Meßelement 1 betrifft, so sind die
obere Fläche und die untere Fläche des Luftraums 6 durch
den Isolierfilm 7a bzw. eine Abdeckplatte 12b (die vom
Gehäuseteil 12 getrennt oder in diesen integriert ist)
gegenüber der Luftströmung vollständig isoliert, wie aus
den Fig. 2 und 5 hervorgeht. Da der Luftmassenmesser
gemäß dieser Ausführung der Erfindung einen Luftraum
besitzt, der im Unterschied zum Stand der Technik nicht
zur Luftströmung hin geöffnet ist, kann sich in diesem
Luftraum Staub, der für die Messung der Luftmasse ein
Problem darstellt, niemals ansammeln. Daher kann die
Luftmasse mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 6 bis 10 die Funktions
weise dieser ersten Ausführung der Erfindung beschrieben.
Fig. 6 ist ein Blockschaltplan, der die Schaltung des
Luftmassenmessers gemäß der Erfindung zeigt, genauer
zeigt er den Luftmassenmesser 24 der ersten Ausführung.
Der Luftmassenmesser gemäß der zweiten Ausführung und
gemäß der dritten Ausführung, die später beschrieben
werden, besitzt die gleiche Schaltungskonfiguration wie
in Fig. 6 gezeigt.
Der Luftmassenmesser 24 enthält das in Fig. 1 gezeigte
Meßelement 1 sowie die externe Schaltung 13. Die externe
Schaltung 13 enthält eine Operationsschaltung 13a zum
Liefern eines elektrischen Stroms an das Meßelement 1 und
zum Erfassen eines die Luftmasse angebenden Signals, eine
Steuerschaltung 13b mit einer Eingangsschaltung für die
Eingabe des Luftmassensignals vom Meßelement 1 über einen
A/D-Umsetzer, einer Zentraleinheit (CPU) zum Berechnen
und Verarbeiten des Luftmassensignals und einer Ausgangs
schaltung zum Ausgeben der Verarbeitungsergebnisse, sowie
einen Speicher 13c zum vorhergehenden Speichern von Daten
zum Kompensieren der Luftmasse (d. h. des Luftmassen
signals), die anhand der Substrattemperatur (z. B. der
Temperatur des Unterstützungsabschnitts 2a), die vom
ersten Temperatursensor 5 erfaßt wird, und/oder anhand
der Lufttemperatur (z. B. der Ansauglufttemperatur), die
vom zweiten Temperatursensor 4b erfaßt wird, bestimmt
wird.
Fig. 7 zeigt einen Schaltplan einer Schaltung zum Messen
der Luftmasse, die im Luftmassenmesser gemäß der ersten
Ausführung der Erfindung verwendet wird. Genauer zeigt
Fig. 7 eine Brückenschaltung zum Messen der Luftmasse,
die den Heizwiderstand 3, den Temperaturkompensations
widerstand 4a und einen Teil der Operationsschaltung 13a
enthält. Die Operationsschaltung 13a enthält einen Diffe
renzverstärker 16, einen Transistor 17, eine Stromquelle
18 und Widerstände 19a und 19b. Fig. 8 ist ein Schaltplan
einer Schaltung zum Messen der Temperatur, die in dem
Luftmassenmesser gemäß der ersten Ausführung der Erfin
dung verwendet wird. Genauer zeigt Fig. 8 eine Meßschal
tung, die den ersten Temperatursensor 5, den zweiten
Temperatursensor 4b und einen Teil der Operationsschal
tung 13a enthält.
Fig. 9 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einem
Abschnitt des in Fig. 1 gezeigten Meßelements und der
Temperaturverteilung längs der Linie B-B' des Meßelements
zeigt. Genauer sind im oberen Abschnitt von Fig. 9 die
Temperaturverteilungen im Meßelement 1, im Gehäuseteil 12
und in der externen Schaltung 13 gezeigt. Die Fig. 10A
und 10B zeigen Graphen zur Erläuterung einer beispielhaf
ten Substrattemperatur-Korrektur bzw. einer beispielhaf
ten Lufttemperatur-Korrektur gemäß der Erfindung. Genauer
zeigt Fig. 10A eine Luftmassen-Unterstützungsabschnittem
peratur-Kennlinie des Luftmassenmessers 24, während
Fig. 10B eine Luftmassen-Ansauglufttemperatur-Kennlinie
des Luftmassenmessers 24 zeigt.
Nun wird die Funktionsweise des Luftmassenmessers gemäß
der ersten Ausführung der Erfindung beschrieben. Die
Luftmasse wird folgendermaßen gemessen: in der in Fig. 7
gezeigten Brückenschaltung ist der Widerstandswert jedes
der Widerstände 19a und 19b so gesetzt, daß die Tempera
tur (Widerstandswert) des Heizwiderstandes 3, der sich
räumlich im wesentlichen in der Mitte des Meßelements 1
befindet, um einen vorgegebenen Wert (z. B. 150°C) höher
als die Temperatur (Widerstandswert) des Temperaturkom
pensationswiderstandes 4a, die der Lufttemperatur ent
spricht, werden kann. Wenn die Temperatur des Heizwider
standes 3 niedriger als der gesetzte Wert ist, tritt
zwischen dem elektrischen Potential A und dem elektri
schen Potential B in der Mitte der Brückenschaltung eine
Potentialdifferenz auf. Im Ergebnis wird ein Transistor
17 durch ein Ausgangssignal C des Differenzverstärkers 16
auf Durchlaß geschaltet, so daß der Heizstrom in den
Heizwiderstand 3 fließt. Wenn die Temperatur des Heizwi
derstandes 3 den gesetzten Wert erreicht, wird der Tran
sistor 17 durch das Ausgangssignal C des Differenzver
stärkers 16 gesperrt, so daß der Heizstrom unterbrochen
wird. Daher wird eine Rückkopplungsregelung ausgeführt,
so daß die Temperatur des Heizwiderstandes 3 auf dem
gesetzten Wert gehalten werden kann. Das elektrische
Potential am Punkt A, durch den der Heizstrom fließt,
wird an die Steuerschaltung 13b als ein die Luftmasse
angebendes Signal ausgegeben.
Die Temperatur der Ansaugluft (die Lufttemperatur) und
die Temperatur des Unterstützungsabschnitts (Substrat
temperatur) werden folgendermaßen gemessen. Wie in Fig. 8
gezeigt ist, wird an den ersten Temperatursensor 5, der
zwischen dem Heizwiderstand 3 und der Anschlußelektrode
8 ausgebildet ist, und an den zweiten Temperatursensor
4b, der im oberen Abschnitt des Meßelements 1 ausgebildet
ist, eine Referenzspannung (Vref) angelegt. Anschluß
spannungen D und E der Temperatursensoren werden an die
Steuerschaltung 13b als Lufttemperatur (Ta) bzw. als Sub
strattemperatur (Tw) ausgegeben.
In dieser Ausführung wird für den ersten Temperatursensor
5 und für den zweiten Temperatursensor 4b der gleiche
Metallfilm aus Platin wie für den Heizwiderstand 3 und
für den Temperaturkompensationswiderstand 4a verwendet.
Da die Temperatur zum elektrischen Widerstand in einem
derartigen Metallfilm proportional ist, kann die Tempera
tur anhand der Anschlußspannungen der ersten und zweiten
Temperatursensoren gemessen werden. Obwohl in der Schal
tung nach Fig. 8 die Referenzspannung Vref verwendet
wird, kann anstelle der Spannungsquelle eine Konstant
stromquelle verwendet werden. Obwohl in dieser Ausführung
der gleiche Metallfilm aus Platin wie für den Heizwider
stand 3 und für den Temperaturkompensationswiderstand 4a
verwendet wird, kann als erster Temperatursensor 5 und
als zweiter Temperatursensor 4a auch ein Halbleitertempe
ratursensor wie etwa ein Thermistor, eine Diode, ein
Transistor und dergleichen verwendet werden. Mit anderen
Worten, obwohl in dieser Ausführung für den Heizwider
stand 3 und für den Temperaturkompensationswiderstand 4a
im Hinblick auf eine einfache Herstellung der gleiche
Widerstandssensor-Typ verwendet wird (Sensoren, deren
Dünnfilm aus dem gleichen Material und mittels des glei
chen Prozesses hergestellt wird), können irgendwelche
Halbleitertemperatursensoren, die aus dem gleichen Mate
rial mittels des gleichen Prozesses als Thermistor, als
Diode, als Transistor und dergleichen gebildet sind,
ebenfalls verwendet werden.
Da die Temperaturen des Ansaugrohrs 10 und des Gehäuse
teils 12, die in Fig. 3 gezeigt sind, aufgrund der Wärme
vom Verbrennungsmotor etwa eines Kraftfahrzeugs anstei
gen, besteht die Gefahr, daß die Wärme an das Meßelement
1 übertragen wird, so daß ein Meßfehler hervorgerufen
wird, d. h., daß die Temperaturkennlinie verfälscht wird.
Der obere Teil von Fig. 9 zeigt die Temperaturverteilun
gen am Meßelement 1, am Gehäuseteil 12 und an der exter
nen Schaltung 13, wenn die Temperatur des Gehäuseteils
12, das das Meßelement 1 unterstützt, ansteigt.
Wie aus Fig. 9 weiterhin hervorgeht, wird die vom Ver
brennungsmotor abgegebene Wärme vom Gehäuseteil 12 an die
externe Schaltung 13 und an die Anschlußelektrode 8 des
Meßelements 1, an den ersten Temperatursensor 5, an den
Heizwiderstand 3, an den Temperaturkompensationswider
stand 4a, an den zweiten Temperatursensor 4b und derglei
chen übertragen. Daher wird Wärme unerwünscht an die
Konfigurationselemente des Luftmassenmessers wie etwa an
den Heizwiderstand 3 und an den Temperaturkompensations
widerstand 4b übertragen, was auf die Meßgenauigkeit der
Luftmasse eine nachteilige Auswirkung hat.
Weiterhin kann die Wärme von der externen Schaltung 13
selbst auf die Meßgenauigkeit der Luftmasse eine nachtei
lige Wirkung haben. Um die Luftmassen-Substrattemperatur-
Kennlinie, die für die obenerwähnte nachteilige Wirkung
von Bedeutung ist, zu verbessern, erfolgt die Korrektur
der Substrattemperatur in bezug auf die Luftmasse unter
Verwendung des Meßelements 1, in dem der erste Tempera
tursensor 5 zwischen den Heizwiderstand 3 und der An
schlußelektrode 8 ausgebildet ist. Der erste Temperatur
sensor 5 ist zwischen dem Heizwiderstand 3 und der An
schlußelektrode 8 oder am Unterstützungsabschnitt 2a des
Substrats oder in der Umgebung des Heizwiderstandes 3
(oder in einem Meßelement mit anderer Konfiguration: in
der Umgebung des Temperaturkompensationswiderstandes 4a)
gebildet. Die Luftmasse wird unter Verwendung der erfaß
ten Temperatur vom ersten Temperatursensor 5 und unter
Verwendung der Luftmassen-Substrattemperatur-Kennlinie
korrigiert.
Mit anderen Worten, der Substrattemperatursensor oder der
erste Temperatursensor zur Erfassung der typischen Tempe
ratur (z. B. der Substrattemperatur, der Temperatur des
Substratabschnitts usw.) wird.
- (1) am Unterstützungsabschnitt 2a (dem Abschnitt des Meßelements, an dem es an einem weiteren Konfigura tionselement befestigt ist) oder
- (2) an einem Abschnitt zwischen dem Unterstützungsab schnitt 2a und dem Heizwiderstand oder
- (3) in der Umgebung des Heizwiderstandes 3
ausgebildet, da in diesem Abschnitt oder an dieser Posi
tion die typische Temperatur oder der die Wärmezufuhr von
einem weiteren Konfigurationselement an den Heizwider
stand angebende Faktor erfaßt werden können, wenn das
Meßelement an diesem Konfigurationselement befestigt ist.
Außer dem Heizwiderstand sind als Element zur Messung der
Luftmasse, auf die sich eine unerwünschte Wärmeübertra
gung nachteilig auswirkt, der Temperaturkompensationswi
derstand und ein Temperaturerfassungswiderstand, der spä
ter beschrieben wird, vorhanden. Daher kann der Heiz
widerstand durch den Temperaturkompensationswiderstand
oder durch den Temperaturerfassungswiderstand ersetzt
sein.
Fig. 10A zeigt eine Luftmassen-Unterstützungsabschnittem
peratur-Kennlinie des Luftmassenmessers 24. Auf der
Abszisse ist die Luftmasse (Q) aufgetragen, während auf
der Ordinate der Meßfehler (ΔQ/Q) aufgetragen ist, wobei
der Referenzwert bei der Standard-Substrattemperatur von
25°C gesetzt ist. Im Stand der Technik, in dem keine
Kompensation der Substrattemperatur erfolgt, kann bei
geringer Luftmasse ein Fehler von ungefähr 10% auftre
ten, wenn die Substrattemperatur (Tw) 80°C beträgt. In
der Erfindung kann die Substrattemperatur (Tw) bei Ver
wendung des Meßelements 1, in dem der erste Temperatur
sensor 5 zwischen dem Heizwiderstand 3 und der Anschluß
elektrode 8 ausgebildet ist, kompensiert werden. Da
ferner die Luftmasse (Q), die vom Heizwiderstand 3 gemes
sen wird, als Signal in die Steuerschaltung 13b eingege
ben wird, kann die Luftmasse in bezug auf die Substrat
temperatur (oder die Unterstützungsabschnittemperatur)
durch Auslesen von Kompensationsdaten für die Luftmassen-
Substrattemperatur-Kennlinie, die im Speicher 13c im
voraus gespeichert worden sind, und durch Verarbeiten der
Kompensationsdaten durch die CPU der Steuerschaltung
kompensiert werden.
Durch Ausführen der Substrattemperatur-Kompensation gemäß
der Erfindung ist es möglich, den Fehler der Luftmasse zu
beseitigen, d. h. eine Anpassung an die Standard-
Substrattemperatur von 25°C vorzunehmen.
Die Luftmassen-Substrattemperatur-Kennlinie, die jedem
einzelnen Luftmassenmesser eigentümlich ist, kann im
voraus gespeichert werden, ferner kann die Luftmasse in
bezug auf die Substrattemperatur kompensiert werden.
Hierbei können die gemessene Luftmasse (Q), die Substrat
temperatur (Tw) und die Kompensationswerte in einem
Kennfeld oder als Fehlerapproximationsfunktion im voraus
gespeichert werden. Die Kompensation der Lufttemperatur
(oder der Ansauglufttemperatur) wird nun erläutert. Im
zuvor beschriebenen Stand der Technik wird die Änderung
der Ansauglufttemperatur lediglich durch eine Brücken
schaltung kompensiert, die aus einem Temperaturkompensa
tionswiderstand 4a und einem Heizwiderstand 20 konstru
iert ist. Im Stand der Technik werden temperaturbedingte
Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Luft,
d. h. der Dichte, der dynamischen Viskosität und der
Wärmeleitfähigkeit nicht betrachtet. Daher kann keine
geeignete Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie erhalten
werden.
Die durchgezogene Linie in Fig. 10B stellt eine Luftma
ssen-Ansauglufttemperatur-Kennlinie im Stand der Technik
dar, in dem keine Lufttemperaturkompensation erfolgt. Wie
oben angegeben worden ist, ist auf der Abszisse die
Luftmasse (Q) aufgetragen, während auf der Ordinate der
Meßfehler (ΔQ/Q) aufgetragen ist, bei dem der Referenz
wert für eine Substrattemperatur von 25°C gesetzt ist.
Bei einer niedrigen Lufttemperatur (Ta) von beispiels
weise -30°C tritt im Bereich geringer Luftmasse ein
negativer Fehler auf, während im Bereich hoher Luftmasse
ein positiver Fehler auftritt; bei hoher Temperatur
(z. B. 80°C) zeigt der Luftmassenfehler ein umgekehrtes
Verhalten. Da andererseits die Lufttemperatur (Ta) durch
den zweiten Temperatursensor gemessen werden kann und die
Luftmasse (Q), die durch den Heizwiderstand 3 gemessen
wird, erfindungsgemäß in die Steuerschaltung 13b eingege
ben wird, kann die Luftmasse in bezug auf die Substrat
temperatur (oder die Unterstützungsabschnitt-Temperatur)
kompensiert werden, indem die Kompensationsdaten für die
Luftmassen-Substrattemperatur-Kennlinie nach Fig. 10A,
die im Speicher 13c im voraus gespeichert worden sind,
ausgelesen werden und durch die CPU der Steuerschaltung
verarbeitet werden.
Durch Anwenden der Substrattemperaturkompensation gemäß
der Erfindung kann der Fehler der Luftmasse beseitigt
werden, d. h. an die Standard-Substrattemperatur von
25°C angepaßt werden. Die Luftmassen-Substrattemperatur-
Kennlinie, die jedem einzelnen Luftmassenmesser eigentüm
lich ist, kann im voraus gespeichert werden, so daß die
Luftmasse in bezug auf die Substrattemperatur kompensiert
werden kann. Die gemessene Luftmasse (Q), die Substrat
temperatur (Tw) und die Kompensationswerte können in
einem Kennfeld oder als Fehlerapproximationsfunktion im
voraus gespeichert werden. Obwohl zur Messung der Luft
temperatur (Ta) in dieser Ausführung der hierzu vorgese
hene zweite Temperatursensor 4b verwendet wird, kann die
Lufttemperatur auch anhand der Änderung des Widerstands
wertes des Temperaturkompensationswiderstandes 4a in der
CPU der Steuerschaltung 13b und ohne Verwendung des
zweiten Temperatursensors 4b gemessen werden.
Nun wird ein Meßelement gemäß einer zweiten Ausführung
und ein damit ausgerüsteter Luftmassenmesser gemäß einer
zweiten Ausführung erläutert.
Fig. 11 ist eine Draufsicht eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser gemäß einer zweiten Ausführung der
Erfindung. Fig. 12 ist ein Schaltplan einer Schaltung zum
Messen einer Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß
der zweiten Ausführung der Erfindung verwendet wird. Die
Schaltung nach Fig. 12 ist eine Operationsschaltung, die
eine Brückenschaltung aus dem Heizwiderstand 20 und dem
Temperaturkompensationswiderstand 4a enthält. Fig. 13 ist
ein weiterer Schaltplan einer Schaltung zum Messen einer
Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß der zweiten
Ausführung der Erfindung verwendet wird. Die Schaltung
von Fig. 13 ist eine Ausgangsschaltung, die eine Brücken
schaltung aus der Operationsschaltung 13a und den Tempe
raturerfassungswiderständen 21a und 21b enthält, welche
stromaufseitig bzw. stromabseitig vom Heizwiderstand 20
angeordnet sind.
Der Unterschied zwischen dem Meßelement gemäß der ersten
Ausführung und dem Meßelement gemäß der zweiten Ausfüh
rung ist der folgende: In der ersten Ausführung wird ein
direkt beheiztes Meßelement verwendet, indem ein Heiz
strom, der in den Heizwiderstand 3 fließt, als das die
Luftmasse angebende Signal verwendet. In der zweiten
Ausführung werden hingegen die Luftmasse und die Richtung
der Luftströmung anhand der Temperaturdifferenz zwischen
den Temperaturerfassungswiderständen 21a und 21b be
stimmt, welche stromaufseitig bzw. stromabseitig vom
Heizwiderstand 20 angeordnet sind. Daher handelt es sich
hierbei um den gleichen Typ wie im Stand der Technik, der
in Fig. 16 dargestellt ist.
Nun wird die Funktionsweise des Luftmassenmessers gemäß
der zweiten Ausführung der Erfindung beschrieben. Die
Luftmasse wird folgendermaßen gemessen: In der in Fig. 12
gezeigten Brückenschaltung wird die Temperatur des
Heizwiderstandes 20 in der Weise gesetzt, daß sie um
einen vorgegebenen Wert höher als die Temperatur des
Temperaturkompensationswiderstandes 4a wird. Die elektri
sche Potentialdifferenz zwischen einem Punkt F und einem
Punkt G der Brückenschaltung, die die Temperaturerfas
sungswiderstände 21a und 21b enthält, welche stromaufsei
tig bzw. stromabseitig vom Heizwiderstand 20 angeordnet
sind, wird durch einen Differenzverstärker 16a verstärkt.
Die Richtung der Luftströmung (die dem Vorzeichen einer
Spannung an einem Punkt H entspricht) und das Luftmassen
signal (das dem Absolutwert der Spannung am Punkt H
entspricht) werden an die Steuerschaltung 13b ausgegeben.
Da der erste Temperatursensor 5 und der zweite Tempera
tursensor 4b auf dem Meßelement 1 in der gleichen Weise
wie in der ersten Ausführung ausgebildet sind und da die
Substrattemperatur (Tw) und die Lufttemperatur (Ta) in
die Steuerschaltung 13b eingegeben werden, kann die
Luftmasse in bezug auf die Substrattemperatur und die
Lufttemperatur kompensiert werden, indem die Kompensa
tionsdaten für die Luftmassen-Substrattemperatur-Kennli
nie und für die Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie, die
im voraus im Speicher 13c gespeichert worden sind, ausge
lesen und durch die CPU der Steuerschaltung verarbeitet
werden.
Die Temperatur der Ansaugluft (die Lufttemperatur) und
die Temperatur des Unterstützungsabschnitts (die Sub
strattemperatur) werden von den entsprechenden Sensoren
als Lufttemperatur (Ta) bzw. als Substrattemperatur (Tw)
in die Steuerschaltung 13b eingegeben.
Nun werden ein Meßelement gemäß einer dritten Ausführung
der Erfindung und ein damit ausgerüsteter Luftmassenmes
ser gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung erläu
tert.
Fig. 14 ist eine Draufsicht eines Meßelements für den
Luftmassenmesser gemäß der dritten Ausführung der Erfin
dung. Fig. 15 ist ein Schaltplan einer Schaltung zum
Messen der Luftmasse, die in dem Luftmassenmesser gemäß
der dritten Ausführung der Erfindung verwendet wird. Die
Schaltung umfaßt eine Operationsschaltung, die einen
Heizwiderstand 20, den Temperaturkompensationswiderstand
4a und einen Temperaturerfassungswiderstand 21a enthält.
Während in der ersten Ausführung ein direkt geheiztes
Meßelement verwendet wird, wird in der dritten Ausführung
ein indirekt geheiztes Meßelement verwendet, bei dem die
Temperatur des Heizwiderstandes 20 durch den in der Nähe
des Heizwiderstandes 20 angeordneten Temperaturerfas
sungswiderstand 21a erfaßt wird.
Da der erste Temperatursensor 5 und der zweite Tempera
tursensor 4b am Meßelement 1 in der gleichen Weise wie in
der ersten Ausführung ausgebildet sind und da die
Substrattemperatur (Tw) und die Lufttemperatur (Ta) in
die Steuerschaltung 13b eingegeben werden, kann die
Luftmasse in bezug auf die Substrattemperatur und in
bezug auf die Lufttemperatur kompensiert werden, indem
die Kompensationsdaten für die Luftmassen-Substrattempe
ratur-Kennlinie und für die Luftmassen-Lufttemperatur-
Kennlinie, die im Speicher 13c gespeichert sind, ausgele
sen und durch die CPU der Steuerschaltung verarbeitet
werden, wie dies auch in der vorangehenden Ausführung der
Fall ist.
Oben sind drei Ausführungen der Erfindung erläutert
worden. Auch in einem Fall, in dem ein Luftmassen-Erfas
sungssystem anderen Typs verwendet wird, in dem der erste
Temperatursensor 5 und der zweite Temperatursensor 4b auf
dem Meßelement 1 ausgebildet sind, kann die Luftmasse
folgendermaßen kompensiert werden:
Die Substrattemperatur (Tw) vom ersten Temperatursensor 5, der zwischen dem Heizwiderstand 3 und der Anschluß elektrode 8 ausgebildet ist, und die Lufttemperatur (Ta) vom zweiten Temperatursensor 4b (oder dem Temperaturer fassungswiderstand 4a) werden in die Steuerschaltung 13b eingegeben. Die von der Luftmassen-Substrattemperatur- Kennlinie und von der Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie erhaltenen Kompensationsdaten sind im Speicher 13c im voraus gespeichert worden. Diese Daten werden ausgelesen und in der CPU der Steuerschaltung 13b wie in den voran gehenden Ausführungen verarbeitet.
Die Substrattemperatur (Tw) vom ersten Temperatursensor 5, der zwischen dem Heizwiderstand 3 und der Anschluß elektrode 8 ausgebildet ist, und die Lufttemperatur (Ta) vom zweiten Temperatursensor 4b (oder dem Temperaturer fassungswiderstand 4a) werden in die Steuerschaltung 13b eingegeben. Die von der Luftmassen-Substrattemperatur- Kennlinie und von der Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie erhaltenen Kompensationsdaten sind im Speicher 13c im voraus gespeichert worden. Diese Daten werden ausgelesen und in der CPU der Steuerschaltung 13b wie in den voran gehenden Ausführungen verarbeitet.
Nun wird mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 ein konkretes
Beispiel der Herstellung eines Meßelements für einen
Luftmassenmesser erläutert. Als Isolierfilm 7a werden
mittels eines CVD-Verfahrens auf dem aus einem Silicium
halbleiter bestehenden Substrat 2 Siliciumoxid (SiO2),
Siliciumnitrid (SiN) oder dergleichen mit einer Dicke von
5 µm ausgebildet. Dann werden auf diesem Substrat 2
mittels eines Katodenzerstäubungsverfahrens der Heizwi
derstand 3, der Temperaturerfassungswiderstand 4a, der
zweite Temperatursensor 4b und der erste Temperatursensor
5 aus Platin mit einer Dicke von 0,2 µm ausgebildet.
Anschließend wird mittels einer herkömmlichen photolitho
graphischen Ätztechnik ein Photoresistlack mit einer
vorgegebenen Form ausgebildet. Danach wird durch ein
Ionenfräsverfahren (iron-milling method) Platin in einem
bestimmten Muster aufgebracht.
Nachdem die Anschlußelektrode 8 durch ein Goldplattie
rungsverfahren ausgebildet worden ist, wird auf den
Abschnitten neben der Anschlußelektrode 8 ein Isolierfilm
7b mit einer Dicke von 0,5 µm als Schutzfilm ausgebildet.
Schließlich wird der Luftraum 6 beginnend bei der hinte
ren Fläche des Siliciumsubstrats 2 durch eine Maske aus
Siliciumoxid (SiO2) hindurch durch anisotropes Ätzen
ausgebildet, woraufhin das fertige Meßelement 1 durch
Zerschneiden in Chips erhalten wird.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf erläuternde Ausführun
gen beschrieben worden ist, stellt diese Beschreibung
keinerlei Beschränkung dar. Dem Fachmann werden bei
Bezugnahme auf diese Beschreibung viele verschiedene
Abwandlungen und Kombinationen der erläuternden Ausfüh
rungen sowie weitere Ausführungen deutlich. Es ist daher
beabsichtigt, daß die beigefügten Ansprüche alle derarti
gen Abwandlungen oder Ausführungen umfassen.
Claims (12)
1. Meßelement für Luftmassenmesser,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die
Wärmezufuhr in einen Heizwiderstand (3) angebenden typi
schen Temperatur auf einem Wärmeübertragungspfad von
einem Konfigurationselement (12) ausgebildet ist, welches
ein Substrat (2) unterstützt, auf dem der Heizwiderstand
(3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist.
2. Meßelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
der Wärmeübertragungspfad sich an einem Unter
stützungsabschnitt (2a) des Substrats (2), das von dem
Konfigurationselement unterstützt wird, oder an einem
Abschnitt zwischen dem Unterstützungsabschnitt (2a) und
dem Heizwiderstand (3) befindet.
3. Meßelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
der Substrattemperatursensor (5) und/oder ein
Lufttemperatursensor (4b) in der gleichen Widerstandsform
wie der Heizwiderstand (3) ausgebildet sind.
4. Meßelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß
der Substrattemperatursensor (5) und/oder ein
Lufttemperatursensor (4b) unter Verwendung derselben
Halbleiterart wie bei einem Thermistor, einer Diode oder
einem Transistor ausgebildet sind.
5. Meßelement für Luftmassenmesser,
gekennzeichnet durch
einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwiderstand (3) angebenden typi schen Temperatur, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurationselement ausgebildet ist, welches ein Substrat (2) unterstützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist, und
einen Lufttemperatursensor (4b) zum Erfassen der Lufttemperatur, der auf dem Substrat (2) außerhalb der mit dem Heizwiderstand (3) in Kontakt gelangenden Luft strömung ausgebildet ist.
einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwiderstand (3) angebenden typi schen Temperatur, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurationselement ausgebildet ist, welches ein Substrat (2) unterstützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist, und
einen Lufttemperatursensor (4b) zum Erfassen der Lufttemperatur, der auf dem Substrat (2) außerhalb der mit dem Heizwiderstand (3) in Kontakt gelangenden Luft strömung ausgebildet ist.
6. Meßelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß
der Wärmeübertragungspfad sich an einem Unter
stützungsabschnitt (2a) des Substrats (2), das von dem
Konfigurationselement unterstützt wird, oder an einem
Abschnitt zwischen dem Unterstützungsabschnitt (2a) und
dem Heizwiderstand (3) befindet.
7. Meßelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß
der Substrattemperatursensor (5) und/oder ein
Lufttemperatursensor (4b) in der gleichen Widerstandsform
wie der Heizwiderstand (3) ausgebildet sind.
8. Meßelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß
der Substrattemperatursensor (5) und/oder ein
Lufttemperatursensor (4b) unter Verwendung derselben
Halbleiterart wie bei einem Thermistor, einer Diode oder
einem Transistor ausgebildet sind.
9. Luftmassenmesser,
gekennzeichnet durch
ein Meßelement (1), das einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwi derstand (3) angebenden typischen Temperatur, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurationsele ment ausgebildet ist, das ein Substrat (2) unterstützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist,
eine Operationsschaltung (13a) zum Liefern eines Stroms an das Meßelement (1) und zum Erfassen eines die Luftmasse angebenden Signals,
eine Steuerschaltung (13b) zum Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage des die Luftmasse angebenden Signals und
einen Speicher (13c) zum Speichern von Kompensa tionsdaten für eine Luftmassen-Substrattemperatur-Kennli nie,
wobei die Steuerschaltung (13b) die Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsdaten und der vom Substrattemperatursensor (5) erhaltenen typischen Tempe ratur kompensiert.
ein Meßelement (1), das einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwi derstand (3) angebenden typischen Temperatur, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurationsele ment ausgebildet ist, das ein Substrat (2) unterstützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist,
eine Operationsschaltung (13a) zum Liefern eines Stroms an das Meßelement (1) und zum Erfassen eines die Luftmasse angebenden Signals,
eine Steuerschaltung (13b) zum Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage des die Luftmasse angebenden Signals und
einen Speicher (13c) zum Speichern von Kompensa tionsdaten für eine Luftmassen-Substrattemperatur-Kennli nie,
wobei die Steuerschaltung (13b) die Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsdaten und der vom Substrattemperatursensor (5) erhaltenen typischen Tempe ratur kompensiert.
10. Luftmassenmesser nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß
der Substrattemperatursensor (5) durch ein
Schutzgehäuse (12a) bedeckt ist, um zu verhindern, daß er
mit der Luftströmung in direkten Kontakt gelangt.
11. Luftmassenmesser,
gekennzeichnet durch
ein Meßelement (1), das einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwi derstand (3) angebenden typischen Temperatur enthält, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurations element ausgebildet ist, welches ein Substrat (2) unter stützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist,
einen Lufttemperatursensor (4b) zum Erfassen der Lufttemperatur, der auf dem Substrat (2) außerhalb der mit dem Heizwiderstand (3) in Kontakt gelangenden Luft strömung ausgebildet ist,
eine Operationsschaltung (13a) zum Liefern eines Stroms an das Meßelement (1) und zum Erfassen eines die Luftmasse angebenden Signals,
eine Steuerschaltung (13b) zum Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage des die Luftmasse angebenden Signals und
einen Speicher (13c) zum Speichern von Kompensa tionsdaten für eine Luftmassen-Substrattemperatur-Kennli nie und für eine Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie,
wobei die Steuerschaltung (13b) die Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsdaten, der vom Lufttem peratursensor (4b) erhaltenen Lufttemperatur und der vom Substrattemperatursensor (5) erhaltenen typischen Tempe ratur kompensiert.
ein Meßelement (1), das einen Temperatursensor (5) zum Erfassen einer die Wärmezufuhr in einen Heizwi derstand (3) angebenden typischen Temperatur enthält, der auf einem Wärmeübertragungspfad von einem Konfigurations element ausgebildet ist, welches ein Substrat (2) unter stützt, auf dem der Heizwiderstand (3) zum Messen der Luftmasse ausgebildet ist,
einen Lufttemperatursensor (4b) zum Erfassen der Lufttemperatur, der auf dem Substrat (2) außerhalb der mit dem Heizwiderstand (3) in Kontakt gelangenden Luft strömung ausgebildet ist,
eine Operationsschaltung (13a) zum Liefern eines Stroms an das Meßelement (1) und zum Erfassen eines die Luftmasse angebenden Signals,
eine Steuerschaltung (13b) zum Berechnen der Luftmasse auf der Grundlage des die Luftmasse angebenden Signals und
einen Speicher (13c) zum Speichern von Kompensa tionsdaten für eine Luftmassen-Substrattemperatur-Kennli nie und für eine Luftmassen-Lufttemperatur-Kennlinie,
wobei die Steuerschaltung (13b) die Luftmasse unter Verwendung der Kompensationsdaten, der vom Lufttem peratursensor (4b) erhaltenen Lufttemperatur und der vom Substrattemperatursensor (5) erhaltenen typischen Tempe ratur kompensiert.
12. Luftmassenmesser nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß
der Substrattemperatursensor (5) durch ein
Schutzgehäuse (12a) bedeckt ist, um zu verhindern, daß er
mit der Luftströmung in direkten Kontakt gelangt.
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