EP2601486A1 - Verfahren zur bestimmung eines resultierenden gesamtmassenstroms an einem abgasmassenstromsensor - Google Patents

Verfahren zur bestimmung eines resultierenden gesamtmassenstroms an einem abgasmassenstromsensor

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EP2601486A1
EP2601486A1 EP11745711.9A EP11745711A EP2601486A1 EP 2601486 A1 EP2601486 A1 EP 2601486A1 EP 11745711 A EP11745711 A EP 11745711A EP 2601486 A1 EP2601486 A1 EP 2601486A1
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EP
European Patent Office
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mass flow
temperature
exhaust gas
sensor
sensor element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11745711.9A
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English (en)
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Inventor
Andres Tönnesmann
Karsten Grimm
Sven Nigrin
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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    • G—PHYSICS
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    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/07—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas flow rate or velocity meter or sensor, intake flow meters only when exclusively used to determine exhaust gas parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/20—Sensor having heating means

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining a resulting total mass flow on an exhaust gas mass flow sensor and an exhaust gas mass flow sensor for carrying out this method.
  • exhaust gas mass flow sensors which operate on the anemometric principle are frequently used.
  • Such an exhaust gas mass flow sensor is known from DE 10 2006 030 786 AI.
  • the exhaust gas mass flow sensor disclosed herein has two sensor elements arranged in a row, the second sensor element again consisting of two temperature sensors arranged in series.
  • the arranged in the flow direction first sensor element is a temperature measuring element, which is realized in the form of a platinum thin-film resistor. This first sensor element measures the temperature of the exhaust gas.
  • the second sensor element arranged downstream in the flow direction is a heating element which is likewise realized in the form of a platinum thin-film resistor. This second sensor element is heated to an elevated temperature by means of electrical heating, so that heat is dissipated to the exhaust gas mass flow essentially by convection.
  • an exhaust gas mass flow can be determined with the aid of suitable algorithms.
  • a direction detection of the exhaust gas mass flow is made possible.
  • Exhaust gas mass flow sensors are typically thermally inert sensors, ie, due to the material thickness of the resistance elements used, the determination of the temperature of the exhaust gas, in particular the temperature of the exhaust gas with exhaust gas pulsations is slower than the pulsation frequency of the engine.
  • the average heating power of the second sensor element is thus markedly increased, without a detection of the fluctuations in the mass flow caused by the exhaust gas pulsations of the engine taking place.
  • an incorrect exhaust mass flow value is output from the exhaust gas mass flow sensor.
  • the temperatures occurring over a time range on the resistance elements differ depending on the backflow component.
  • a normalized temperature gradient is determined, wherein the temperature gradient is defined as the ratio of the temperature difference between a temperature measurement value of a second and a first temperature sensor of the second sensor element to the temperature difference between a temperature value determined from the temperature measurement values of the second sensor element and a temperature measurement value of the first sensor element is.
  • a backflow component ⁇ Mriere is determined. The reverse flow component is one
  • the method makes possible a more accurate and reliable determination of the exhaust gas mass flow when exhaust gas pulsations occur.
  • an exhaust gas mass flow sensor for carrying out the method, which consists of two consecutively arranged in the flow direction sensor elements, the second sensor element in turn two flow directionally arranged one behind the other temperature sensors, and the exhaust gas mass flow sensor also has an evaluation, in which the first and the second map are stored.
  • the twofold arrangement of the temperature sensors on the second sensor element is a determination of the temperature distribution allows so that caused by the exhaust gas pulsations of the engine fluctuations in the exhaust gas mass flow can be detected.
  • a measured value correction can take place as a function of the backflow component of the exhaust gas mass flow value, so that a more accurate exhaust gas mass flow value can be determined.
  • the determined variables can be used together with state variables of the engine, such as the air ratio lambda or the gas pressure, in order to ensure optimized engine control.
  • the method determines the determination of the specific heating power, the first sensor element, the temperature of an exhaust gas, and the second sensor element arranged behind it, based on the temperature of the passing exhaust gas, heated to an elevated temperature, so that the passing past this second sensor element Exhaust gas causes heat loss.
  • the specific heating power is defined as the ratio of a power output from the second sensor element to the temperature difference between the second and the first sensor element.
  • the temperature value on the second sensor element is preferably formed from an arithmetic mean value of the respective temperature measured values of the first and the second temperature sensor. This makes sense physically if the two temperature sensors are designed symmetrically on the second sensor element.
  • the first map is determined by the specific heating power is determined experimentally from a defined summed mass flow.
  • the exhaust gas mass flow in a Device adjusted so that the measured exhaust gas without backflow, ie there is a pure flow, flows through the device.
  • the dependence of the specific heating power of the summed mass flow can be determined.
  • the summed mass flow is therefore an amount of the pre-flow component and the reverse flow component.
  • the second map is determined by the specific heating power is determined experimentally as a function of the temperature gradient for a defined backflow component.
  • the resulting total mass flow is zero
  • the difference is zero
  • the backflow component has the value one.
  • the temperature gradient is maximized, i. this becomes greater zero. All states in which the resulting total mass flow is greater than zero, can be specified by a corresponding device by the backflow component is set in the exhaust gas mass flow, so that said dependence can be determined by the obtained temperature difference between the two temperature sensors and the specific heating power obtained.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an exhaust gas mass flow sensor.
  • FIG. 2 shows a plot of an exhaust gas mass flow with a backflow component as a function of time.
  • FIG. 3 shows a function of a first characteristic map.
  • FIG. 4 shows a function of a second characteristic map.
  • FIG. 1 shows an exhaust gas mass flow sensor 10 for carrying out the method according to the invention.
  • the exhaust mass flow sensor 10 has two in the flow direction, i. E., At its sensor head 14 arranged in an exhaust gas channel 12. according to the arrow 11, successively arranged sensor elements 15, 16.
  • the first sensor element 15 is a pure temperature measuring element, with which the temperature of the exhaust gas is determined.
  • the second sensor element 16 essentially consists of two separate temperature sensors 17, 18 arranged one behind the other in the flow direction, via which the measurement of the temperature change or the determination of the required power consumption takes place.
  • Both sensor elements 15, 16 are each connected via an electrical connection 20, 21 to a control unit 22, which in turn may be connected via an electrical connection 24 with an on-board electronics (not shown). At the same time, heating of the second sensor element 16 or of the two temperature sensors 17, 18 takes place via the electrical connection 21. The temperature value output by the second sensor element 16 becomes extinct an arithmetic mean of the respective temperature measured values of the first and the second temperature sensor 17, 18 is formed.
  • An evaluation unit 28 is likewise connected to the control unit 22 via an electrical connection 26, wherein maps 29, 30 are stored in the evaluation unit 28.
  • the first map 29 is shown by way of example in FIG.
  • the second map 30, which is stored in the evaluation unit 28, is shown by way of example in FIG. In this second map 30 is the
  • FIG. 2 shows, by way of example, a time profile in ms of an exhaust gas mass flow in kg / h with a pre-flow component 32 and a backflow component 34.
  • the exhaust gas flows through the exhaust passage 12 according to the arrow 11.
  • T SE2 240 ° C, so that the flowing past this second sensor element 16 exhaust gas causes heat loss.
  • the normalized temperature gradient is determined, wherein the temperature gradient is determined as the ratio of the temperature difference between a temperature measured value of a second and a first temperature sensor 18, 17 of the second sensor element 16 to the temperature difference between a temperature value determined from the temperature measured values of the second sensor element 16 and a temperature measured value of the first Sensor element 15 is defined.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms in einer definierten Strömungsrichtung an einem Abgasmassenstromsensor und einen Abgasmassenstromsensor (10) zur Durchführung dieses Verfahrens. Der Abgasmassenstromsensor (10) zur Durchführung des Verfahrens besteht vorzugsweise aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sensorelementen (15, 16), wobei das zweite Sensorelement (16) wiederrum zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Temperatursensoren (17, 18) aufweist, und der Abgasmassenstromsensor (10) zudem eine Auswerteeinheit (28) aufweist, in der das erste und das zweite Kennfeld (29, 30) hinterlegt sind.

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms an einem Abgasmassenstromsensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms an einem Abgasmassenstromsensor und einen Abgasmassenstromsensor zur Durchführung dieses Verfahrens.
Um den ständig steigenden Anforderungen neuer Abgasnormen im Bereich von Kraftfahrzeugen gerecht zu werden, sind eine Reihe innermotorischer Maßnahmen, wie beispielsweise
Abgasnachbehandlungssysteme, feste Bestandteile aktueller und zukünftiger Motorkonzepte geworden. Das volle Potenzial solcher Maßnahmen, wie beispielsweise der gekühlten Abgasrückführung, kann jedoch nur ausgeschöpft werden, wenn eine entsprechend genaue Abstimmung des eingeführten Abgasmassenstroms auf die jeweiligen Motorbetriebszustände erfolgt. Damit werden erhöhte Anforderungen an die Motorregelung und insbesondere an die hierzu verwendete Sensorik gestellt.
Zur Bestimmung des Massenstroms in einem von heißem Abgas durchströmten Rohr werden häufig Abgasmassenstromsensoren, die nach dem anemometrischen Prinzip arbeiten, verwendet.
Eine der wesentlichen Herausforderungen ist hierbei die Erkennung von Abgaspulsationen des Abgasmassenstroms, die im Wesentlichen durch die Ladungswechselvorgänge im Verbrennungsmotor verursacht werden sowie die richtige Bilanzierung des Abgasmassenstroms hieraus, die eine korrekte Richtungserkennung voraussetzt. Aus dem Stand der Technik sind Abgasmassenstromsensoren bekannt, mittels derer ein Abgasmassenstrom in Abhängigkeit der Strömungsrichtung bzw. Strömungsrichtungsänderungen gemessen werden soll .
Ein derartiger Abgasmassenstromsensor ist aus DE 10 2006 030 786 AI bekannt. Der hierin offenbarte Abgasmassenstromsensor weist zwei Sensorelemente auf, die in einer Reihe angeordnet sind, wobei das zweite Sensorelement wiederum aus zwei in Reihe angeordneten Temperatursensoren besteht. Das in Strömungsrichtung angeordnete erste Sensorelement ist ein Temperaturmesselement, welches in Form eines Platin-Dünnfilm-Widerstands realisiert ist. Dieses erste Sensorelement misst die Temperatur des Abgases. Das in Strömungsrichtung dahinter angeordnete zweite Sensorelement ist ein Heizelement, welches ebenfalls in Form eines Platin-Dünnfilm- Widerstands realisiert ist. Dieses zweite Sensorelement wird mittels elektrischer Beheizung auf eine erhöhte Temperatur aufgeheizt, so dass im Wesentlichen durch Konvektion eine Wärmeabgabe an den Abgasmassenstrom erfolgt. Durch Messung der Temperaturänderung oder der Messung der erforderlichen Leistungsaufnahme um die Temperatur des zweiten Sensorelements konstant zu halten, kann mit Hilfe geeigneter Algorithmen ein Abgasmassenstrom ermittelt werden. Durch eine Anordnung von zwei separaten Temperatursensoren auf dem zweiten Sensorelement wird eine Richtungserkennung des Abgasmassenstroms ermöglicht.
Im Stand der Technik wird jedoch nicht offenbart, wie eine derartige Richtungserkennung mittels eines derartigen Abgasmassenstromsensors erfolgt, insbesondere wird nicht offenbart wie eine Bestimmung durchgeführt wird, um einen resultierenden Gesamtmassenstrom bei auftretenden Abgaspulsationen zu erhalten. Abgasmassenstromsensoren sind typischerweise thermisch träge Sensoren, d.h. aufgrund der verwendeten Materialstärke der Widerstandselemente ist die Bestimmung der Temperatur des Abgases, insbesondere der Temperatur des Abgases mit Abgaspulsationen langsamer als die Pulsationsfrequenz des Motors. Bei Abgaspulsationen mit einem Rückstromanteil wird somit die gemittelte Heizleistung des zweiten Sensorelements deutlich erhöht, ohne dass eine Detektion der durch die Abgaspulsationen des Motors verursachten Schwankungen des Massenstroms erfolgt. Folglich wird vom Abgasmassenstromsensor ein falscher Abgasmassenstromwert ausgegeben. Zudem unterscheiden sich die sich über einen Zeitbereich einstellenden Temperaturen an den Widerstandselementen je nach Rückstromanteil.
Deshalb ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms an einem Abgasmassenstromsensor zu schaffen, durch das eine genauere Bestimmung des Abgasmassenstromes bei auftretenden Abgaspulsationen ermöglicht wird, sowie einen Abgasmassenstromsensor zur Durchführung eines derartigen Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Abgasmassenstromsensor zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß Anspruch 6 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms an einem Abgasmassenstromsensor wird in einem ersten Verfahrensschritt die Bestimmung der spezifischen Heizleistung an einem nach dem anemometrischen Prinzip arbeitenden Abgasmassenstromsensor mit zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sensorelementen durchgeführt. Aus einem hinterlegten ersten Kennfeld wird ein Betrag eines summierten Massenstroms M sum = ermittelt, wobei MVOR der Massenstrom in der definierten Strömungsrichtung des Abgases ist und ΜΛΛ der Massenstrom entgegengesetzt zur definierten Strömungsrichtung des Abgases ist. In diesem ersten Kennfeld ist die spezifische Heizleistung als eine Funktion dieses Betrages definiert. In einem nächsten Verfahrensschritt wird ein normierter Temperaturgradient ermittelt, wobei der Temperaturgradient als das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen einem Temperaturmesswert eines zweiten und eines ersten Temperatursensors des zweiten Sensorelements zu der Temperaturdifferenz zwischen einem aus den Temperaturmesswerten des zweiten Sensorelements ermittelten Temperaturwert und einem Temperaturmesswert des ersten Sensorelement definiert ist. Aus einem hinterlegten zweiten Kennfeld wird ein Rückstromanteil γ = Mräck ermittelt. Der Rückstromanteil ist eine
Funktion der spezifischen Heizleistung und ist zudem abhängig von dem
(Ί -Ύ) normierten Temperaturgradienten. Gemäß der Formel MresGes = MSum x-——
(1 + γ) kann in einem letzten Verfahrensschritt der resultierende Gesamtmassenstrom des Abgasmassenstromsensors ermittelt werden.
Das Verfahren ermöglicht bei auftretenden Abgaspulsationen eine genauere und zuverlässige Bestimmung des Abgasmassenstroms.
Die Aufgabe wird des Weiteren durch einen Abgasmassenstromsensor zur Durchführung des Verfahrens gelöst, der aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sensorelementen besteht, wobei das zweite Sensorelement wiederrum zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Temperatursensoren aufweist, und der Abgasmassenstromsensor zudem eine Auswerteeinheit aufweist, in der das erste und das zweite Kennfeld hinterlegt sind.
Durch die zweifache Anordnung der Temperatursensoren auf dem zweiten Sensorelement wird eine Bestimmung der Temperaturverteilung ermöglicht, so dass die durch die Abgaspulsationen des Motors verursachten Schwankungen des Abgasmassenstroms detektiert werden können. Mit dem in der Auswerteeinheit des Abgasmassenstromsensors hinterlegten Kennfeld, kann eine Messwertkorrektur in Abhängigkeit des Rückstromanteils des Abgasmassenstromwertes erfolgen, so dass ein genauerer Abgasmassenstromwert ermittelt werden kann. Ferner können mit der Auswerteeinheit des Abgasmassenstromsensors die ermittelten Größen gemeinsam mit Zustandsgrößen des Motors, wie beispielsweise das Luftverhältnis Lambda oder der Gasdruck, genutzt werden, um eine optimierte Motorsteuerung zu gewährleisten.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ermittelt zur Bestimmung der spezifischen Heizleistung das erste Sensorelement die Temperatur eines Abgases, und das dahinter angeordnete zweite Sensorelement wird, bezogen auf die Temperatur des vorbeiströmenden Abgases, auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, so dass das an diesem zweiten Sensorelement vorbeiströmende Abgas einen Wärmeverlust herbeiführt. Die spezifische Heizleistung ist dabei definiert als das Verhältnis von einer vom zweiten Sensorelement abgegebenen Leistung zu der Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Sensorelement. Mit diesem nach dem anemometrischen Prinzip aufgebauten Abgasmassenstromsensor kann mit Hilfe geeigneter Algorithmen ein Abgasmassenstrom bestimmt werden.
Vorzugsweise wird der Temperaturwert am zweiten Sensorelement aus einem arithmetischen Mittelwert der jeweiligen Temperaturmesswerte des ersten und des zweiten Temperatursensors gebildet. Dies ist physikalisch sinnvoll, wenn die beiden Temperatursensoren am zweiten Sensorelement symmetrisch ausgeführt sind.
Vorzugsweise wird das erste Kennfeld ermittelt, indem aus einem definierten summierten Massenstrom die spezifische Heizleistung experimentell ermittelt wird. Hierzu wird der Abgasmassenstrom in einer Vorrichtung so eingestellt, dass das zu messende Abgas ohne Rückstromanteil, d.h. es existiert eine reine Vorströmung, durch die Vorrichtung fließt. Durch die im Versuch vorgegebenen unterschiedlichen Abgasmassenströme kann sodann die Abhängigkeit der spezifischen Heizleistung von dem summierten Massenstrom ermittelt werden. Der summierte Massenstrom ist daher ein Betrag des Vorstromanteils und des Rückstromanteils.
Vorzugsweise wird das zweite Kennfeld ermittelt, indem für einen definierten Rückstromanteil die spezifische Heizleistung in Abhängigkeit des Temperaturgradienten experimentell ermittelt wird. Hierbei gilt, dass bei einer reinen Pulsationsströmung, d.h. der resultierende Gesamtmassenstrom ist null, kein Temperaturgradient zwischen den beiden Temperatursensoren am zweiten Sensorelement vorliegt, d.h. die Differenz ist null, so dass der Rückstromanteil den Wert eins aufweist. Bei einer reinen Vorströmung hingegen, d.h. der Rückstromanteil ist nahe null, wird der Temperaturgradient maximal, d.h. dieser wird größer null. Alle Zustände bei denen der resultierende Gesamtmassenstrom größer null ist, können durch eine entsprechende Vorrichtung vorgegeben werden, indem im Abgasmassenstrom der Rückstromanteil eingestellt wird, so dass über die erhaltene Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren und der erhaltenen spezifischen Heizleistung die besagte Abhängigkeit ermittelt werden kann.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines
Abgasmassenstromsensors anhand einer Zeichnung dargestellt, der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Ferner sind Diagramme dargestellt, die wesentliche Funktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens aufzeigen.
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Abgasmassenstromsensors. Figur 2 zeigt eine Auftragung eines Abgasmassenstroms mit Rückstromanteil in Abhängigkeit der Zeit.
Figur 3 zeigt eine Funktion eines ersten Kennfelds.
Figur 4 zeigt eine Funktion eines zweiten Kennfelds.
In Figur 1 ist ein Abgasmassenstromsensor 10 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Der Abgasmassenstromsensor 10 weist an seinem in einem Abgaskanal 12 angeordneten Sensorkopf 14 zwei in Strömungsrichtung, d.h. entsprechend dem Pfeil 11, hintereinander angeordnete Sensorelemente 15, 16 auf.
Das erste Sensorelement 15 ist ein reines Temperaturmesselement, mit dem die Temperatur des Abgases bestimmt wird. Das zweite Sensorelement 16 besteht im Wesentlichen aus zwei separaten in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Temperatursensoren 17, 18, über die die Messung der Temperaturänderung bzw. die Ermittlung der erforderlichen Leistungsaufnahme erfolgt.
Beide Sensorelemente 15, 16 sind jeweils über eine elektrische Verbindung 20, 21 mit einer Steuereinheit 22 verbunden, die wiederum über eine elektrische Verbindung 24 mit einer Bordelektronik (nicht dargestellt) verbunden sein kann. Mit Hilfe der Steuereinheit 22 erfolgt über die elektrische Verbindung 20 eine Temperaturmessung des ersten Sensorelements 15. Gleichzeitig erfolgt über die elektrische Verbindung 21 ein Heizen des zweiten Sensorelements 16 bzw. der zwei Temperatursensoren 17, 18. Der vom zweiten Sensorelement 16 ausgegebene Temperaturwert wird hierbei aus einem arithmetischen Mittelwert der jeweiligen Temperaturmesswerte des ersten und des zweiten Temperatursensors 17, 18 gebildet. Mit der Steuereinheit 22 ist ebenfalls eine Auswerteeinheit 28 über eine elektrische Verbindung 26 verbunden, wobei in der Auswerteeinheit 28 Kennfelder 29, 30 hinterlegt sind. Das erste Kennfeld 29 ist beispielhaft in Figur 3 dargestellt.
Hierbei ist die spezifische Heizleistung in mW/K in Abhängigkeit von dem summierten Massenstrom MSUM = in kg/h dargestellt. Das zweite Kennfeld 30, welches in der Auswerteeinheit 28 hinterlegt ist, ist beispielhaft in Figur 4 dargestellt. In diesem zweiten Kennfeld 30 ist der
Rückstromanteil γ = Mräck in Abhängigkeit von der spezifischen
Mvor
Heizleistung in mW K in Abhängigkeit des normierten
Temperaturgradienten g dargestellt.
Figur 2 zeigt beispielhaft einen zeitlichen Verlauf in ms eines Abgasmassenstroms in kg/h mit einem Vorstromanteil 32 und einem Rückstromanteil 34.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft an einer Temperatur des Abgases von 95 °C aufgezeigt.
Das Abgas strömt durch den Abgaskanal 12 entsprechend dem Pfeil 11. An dem ersten Sensorelement 15, der ein reines Temperaturmesselement ist, wird beispielsweise die Temperatur des Abgases TSM = 95°C ermittelt.
In einem nächsten Schritt wird das dahinter angeordnete zweite Sensorelement 16 auf eine, bezogen auf die Temperatur des vorbeiströmenden Abgases TSM = 95°C , erhöhte mittlere Temperatur
TSE2 = 240°C erhitzt, so dass das an diesem zweiten Sensorelement 16 vorbeiströmende Abgas einen Wärmeverlust herbeiführt. Die von dem zweiten Sensorelement 16 abgegebene Leistung ist beispielsweise P = 2,6\6W . Daraus ergibt sich die spezifische Heizleistung p
pspez = = \8,04\mW / K . Aus einem hinterlegten ersten Kennfeld 29, siehe Figur 3, kann der Betrag des summierten Massenstroms
Μ8ιιη = \ ermittelt werden . Dieser ergibt sich zu MSum = 33kg / h . Ferner wird der normierte Temperaturgradient ermittelt, wobei der Temperaturgradient als das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen einem Temperaturmesswert eines zweiten und eines ersten Temperatursensors 18, 17 des zweiten Sensorelements 16 zu der Temperaturdifferenz zwischen einem aus den Temperaturmesswerten des zweiten Sensorelements 16 ermittelten Temperaturwert und einem Temperaturmesswert des ersten Sensorelements 15 definiert ist. Dieser
T - T 253 - 227
ist g = = 0,18 und liegt auf der Linie 36 in Figur 4. Aus
dem hinterlegten zweiten Kennfeld 30, siehe Figur 4, wird der
Rückstromanteil γ = Mräck ermittelt. Dieser ist sodann γ = Mräck = 0 . In
.„. M..
einem letzten Schritt kann somit der resultierende Gesamtmassenstroms
(Ί -Ύ)
gemäß der Formel MresGe = MSum ■ -—— ermittelt werden . Dieser ist
(1 + γ)
MresGes = 33 - ^± = 33kg /h .

Claims

Pierburg GmbH, 41460 Neuss P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Bestimmung eines resultierenden Gesamtmassenstroms an einem Abgasmassenstromsensor (10), mit den Verfahrensschritten :
Ermitteln einer spezifischen Heizleistung an einem nach dem anemometrischen Prinzip arbeitenden Abgasmassenstromsensor (10) mit zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sensorelementen (15, 16),
Ermitteln eines Betrages eines summierten Massenstroms MSUM = aus einem hinterlegten ersten Kennfeld (29), wobei MVOR der Massenstrom in der definierten
Strömungsrichtung ist und ΜΛΛ der Massenstrom entgegengesetzt zur definierten Strömungsrichtung ist, wobei die spezifische Heizleistung eine Funktion dieses Betrages ist,
Ermitteln eines normierten Temperaturgradienten, wobei der Temperaturgradient als das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen einem Temperaturmesswert eines zweiten und eines ersten Temperatursensors (18, 17) des zweiten Sensorelements (16) zu der Temperaturdifferenz zwischen einem aus den Te m pe ra tu rmess werten des zweiten Sensorelements (16) ermittelten Temperaturwert und einem Temperaturmesswert des ersten Sensorelements (15) definiert ist,
Ermitteln eines Rückstromanteils γ = Mräck aus einem hinterlegten zweiten Kennfeld (30), wobei der Rückstromanteil eine Funktion der spezifischen Heizleistung in Abhängigkeit des normierten Temperaturgradienten ist, und
Ermitteln des resultierenden Gesamtmassenstroms gemäß der Formel
M. ■■M -γ)
(1 + γ)
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Bestimmung der spezifischen Heizleistung das erste Sensorelement (15) die Temperatur eines Abgases ermittelt, und das dahinter angeordnete zweite Sensorelement (16) auf eine, bezogen auf die Temperatur des vorbeiströmenden Abgases, erhöhte Temperatur erhitzt wird, so dass das an diesem zweiten Sensorelement (16) vorbeiströmende Abgas einen Wärmeverlust herbeiführt, wobei die spezifische Heizleistung als das Verhältnis von einer vom zweiten Sensorelement (16) abgegebenen Leistung zu der Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Sensorelement (16, 15) definiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Temperaturwert am zweiten Sensorelement (16) aus einem arithmetischen Mittelwert der jeweiligen Temperaturmesswerte des ersten und des zweiten Temperatursensors (17, 18) gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das zweite Kennfeld (30) ermittelt wird, indem für einen definierten Rückstromanteil die spezifische Heizleistung in Abhängigkeit des Temperaturgradienten experimentell bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das erste Kennfeld (29) ermittelt wird, indem aus einem definierten summierten Massenstrom die spezifische Heizleistung experimentell ermittelt wird.
6. Abgasmassenstromsensor (10) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bestehend aus
- zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Sensorelementen (15, 16), wobei das zweite Sensorelement mindestens zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Temperatursensoren (17, 18) aufweist, und
- einer Auswerteeinheit (28), in der das erste und zweite Kennfeld (29, 30) hinterlegt sind.
EP11745711.9A 2010-08-03 2011-07-05 Verfahren zur bestimmung eines resultierenden gesamtmassenstroms an einem abgasmassenstromsensor Withdrawn EP2601486A1 (de)

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