EP2912415A1 - Verfahren zum betreiben eines luftmassenmessers - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines luftmassenmessers

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EP2912415A1
EP2912415A1 EP13766957.8A EP13766957A EP2912415A1 EP 2912415 A1 EP2912415 A1 EP 2912415A1 EP 13766957 A EP13766957 A EP 13766957A EP 2912415 A1 EP2912415 A1 EP 2912415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermocouple
measured value
absolute temperature
air mass
temperature
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13766957.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Schürer
Stephen Setescak
Thorsten Knittel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP2912415A1 publication Critical patent/EP2912415A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2474—Characteristics of sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/042—Introducing corrections for particular operating conditions for stopping the engine
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • G—PHYSICS
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F25/00—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume
    • G01F25/10—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters
    • G01F25/15—Testing or calibration of apparatus for measuring volume, volume flow or liquid level or for metering by volume of flowmeters specially adapted for gas meters

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an air mass meter
  • Air mass meters are used, for example, in motor vehicles for determining the intake of an internal combustion engine air mass.
  • On the basis of the most reliable possible information on an intake air mass combustion by an electronic control of the internal combustion engine can be as ⁇ executed starting optimized so that a precisely to the air mass coordinated quantity of fuel to the respective combustion chambers supplied ⁇ leads is.
  • ⁇ executed starting optimized so that a precisely to the air mass coordinated quantity of fuel to the respective combustion chambers supplied ⁇ leads is.
  • characterized a better energy from ⁇ utilization is achieved at reduced pollutant emissions.
  • an air mass meter which is inserted into an intake passage for determining an air mass, wherein a defined proportion of the total flow passes through the air mass sensor.
  • this is designed as a plug-in duct air mass meter.
  • the air mass meter environmentally summarizes a valve disposed in a measuring channel sensor element, which is arranged in a housing electronics for evaluating and / or acquisition of measured values of the sensor element, and an off ⁇ flow channel beyond the sensor element.
  • the said channels or air guide paths U-, S- or C-shaped so that a total of compact, designed as a plug-in device is formed.
  • sensor elements formed as microelectronic mechanical systems have ⁇ issued ago that the measurement results of the sensor elements be ⁇ Sonders be adversely influenced by dirt. Due to the contamination, which can be caused, for example, by oil droplets in the air mass flow, a signal drift arises in the sensor element over time, which can lead to incorrect measured values for the air mass flow.
  • sensor elements formed as microelectromechanical systems have a number of advantages which are not to be dispensed with, and it is therefore an object of the invention to eliminate or at least keep within narrow limits the falsification of the measurement results due to the contamination of the sensor element.
  • A determination of a first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air mass meter
  • an additional determination of a first measured value for the absolute temperature of the first thermocouple takes place in method step A.
  • Method step AI is a formation of the difference between the first measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the first measured value of the absolute temperature of the first thermocouple.
  • the difference between the absolute temperatures can also provide information about the signal drift.
  • process step B in addition to the first measured values for the absolute temperature of the first thermocouple and / or the difference is stored from the first measurement value of the absolute temperature of the second thermocouple and the first measurement value of the absolute ⁇ temperature of the first thermocouple in the electronic memory, are all sorts of comparison values in Memory available to determine a signal drift and the pollution-related place of origin of the signal drift on the sensor element after operation of the internal combustion engine.
  • the differential from the second measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the second measured value of the absolute temperature of the first thermocouple are formed in a method step D1.
  • the signal drift can be detected and in addition statements about the origin of the signal drift can be made. For example, if the second measurement value changes absolute temperature of the first thermocouple significantly, however, the measured values of the second thermocouple stay far ⁇ going the same, there has been contamination of the first thermocouple with high probability.
  • thermocouple This is then in method step E by an additional comparison of the first measured values for the absolute temperature of the first thermocouple and / or the difference between the first measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the first measured value of the absolute temperature of the first thermocouple with the second measured value for the absolute temperature of detected first thermocouple and / or the difference between the second measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the second measured value of the absolute temperature of the first thermocouple.
  • Absolute temperature of the first thermocouple and / or the differential ference is made from the first measurement value of the absolute temperature of the second thermocouple and the first measurement value of the absolute temperature of the first thermocouple of said second measured value for the Abso ⁇ luttemperatur of the first thermocouple element and / or the difference from the second measurement value of the absolute temperature of the second thermocouple and the second measured value the absolute ⁇ temperature of the first thermocouple takes place.
  • Figure 2 is a as a microelectromechanical system (MEMS), from ⁇ formed sensor element
  • Figure 3 is a as a microelectromechanical system (MEMS) from ⁇ formed sensor element which is arranged in an auxiliary tube of the air mass meter,
  • MEMS microelectromechanical system
  • Figure 4 shows a situation in which the air mass flow through the
  • Inlet opening flows into the auxiliary tube of the air mass meter
  • MEMS microelectromechanical system
  • FIG. 6 shows the sensor element with the first temperature sensor element and the second temperature sensor element
  • FIG. 7 shows the sensor element of an air mass meter
  • Figure 8 is a flow diagram according to the invention Ver ⁇ drive for operating an air-mass meter is closer, Figure 9 embodiment of the known method of Figure 8.
  • FIG. 1 shows a mass flow sensor which is designed here as an air mass meter 2.
  • the air mass meter 2 is shown in this example as Einsteckfinger which is inserted into an intake pipe 1 and fixedly connected to the intake pipe 1.
  • the intake pipe 1 carries a mass flow, which here is an air mass flow 10, towards the cylinders of an internal combustion engine.
  • a mass flow which here is an air mass flow 10
  • the air mass meter 2 in Figure 1 shows a first temperature sensor element 7 and a second temperature sensor ⁇ element 8.
  • the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8 are arranged at different locations to ⁇ .
  • the temperature sensor elements 7, 8 are usually formed of resistors or thermopile, also known as thermocouples, which take in accordance with the ⁇ ratursensorelement prevailing at Tempe temperature different resistance values.
  • a heating element 12 is formed between the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8.
  • the air mass flow 10 which enters the housing 3 of the air mass meter 2 through the inlet opening 4, first flows over the first temperature sensor element 7 and then the heating element 12, after which the air mass flow 10 reaches the second temperature sensor element 8 and along the auxiliary tube 5 to the outlet opening 6 of the air mass meter 2 is directed.
  • the air mass flow 10 reaches the first
  • Temperature sensor element 7 with a certain temperature. This temperature is measured by the first temperature sensor element 7 as recorded. Thereafter, the air mass flow 10 passes over the heating element 12, wherein the air mass flow 10 is heated more or less depending on the passing mass. When the heated air mass flow 10 reaches the second temperature sensor element 8, the now existing temperature of the air mass flow 10 with the second temperature sensor element 8 is determined as the absolute temperature. From the difference between the absolute temperature measured by the first temperature sensor element 7 and the absolute temperature measured by the second temperature sensor element 8, the air mass flowed past can be determined.
  • the air mass meter 2 itself may include evaluation electronics 13, which evaluates the measurement signals of the first temperature sensor element 7 and of the second temperature sensor element 8. The information thus obtained about the air mass flow 10 is passed ⁇ to an engine control, not shown here ⁇ .
  • FIG. 2 shows a sensor element 15 for an air mass meter 1.
  • the sensor element 15 is embodied as a microelectromechanical system (MEMS) on a single silicon chip.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the sensor element 15 operates on the differential temperature method, whereby the mass of the passing air quantity 10 is determined.
  • a first temperature ⁇ tursensorelement 7 and a second temperature sensor element 8 formed on a thin membrane 17th
  • the first and the second temperature sensor element 7, 8 are located at different locations on the surface 16 of the membrane 17.
  • a heating element 12 is arranged between the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8.
  • a heating element 12 is arranged on the micro-electromechanical system on ⁇ assembled sensor element 15 also has a transmitter 13 integrated, which evaluate the measurement signals of the temperature sensor elements 7, 8 immediately and in a signal that is proportional to the air mass flow 10, can convert.
  • the transmitter 13 may also be integrated in a downstream electronic device. The information about the Lucasmas ⁇ senstrom 10 are then forwarded via terminal pads 19 and leads 18 to a subsequent electronic engine control, not shown here.
  • FIG. 3 a as a microelectromechanical system (MEMS) is formed sensor element 15 shown for an air mass flow sensor 2 which is formed on a single substrate, wherein the substrate is ⁇ arranged in an auxiliary tube 5 of the air flow sensor 2 at.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8 measures the same absolute temperature and after the subtraction of the measured temperature signals of the temperature sensor elements 7, 8 is detected by the transmitter 13 that no air mass flow 10 is present in the auxiliary tube 5 of the air mass meter 2.
  • this ideal equality of the temperature measurement signals at a zero mass flow can be disturbed, for example, by impurities on the sensor element 15.
  • FIG. 4 shows a situation in which an air mass flow 10 flows through the inlet opening 4 into the auxiliary pipe 5 of the air mass meter 2.
  • the temperature distribution 20 around the heating element 12 is now clearly displaced in the direction of the second temperature sensor element 8.
  • the second temperature sensor element 8 measures a significantly higher temperature than the first temperature sensor element 7.
  • the rence temperature of the two temperature sensor elements 7, 8 in the transmitter 13 can now determine the air mass flow 10.
  • the sum of the temperatures also reacts to the mass flow 10.
  • the sum of the temperatures also reacts to the thermal properties of the air mass, such as the heat capacity and / or the thermal conductivity of the passing air mass flow 10. Increases, for example, at the same air mass flow 10 the thermal conductivity of the air mass, the system cools down and the sum of the temperatures is significantly lower.
  • the differential temperature of the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8 remains unchanged in a first approximation.
  • a change of the thermal properties such as the heat capacity or the thermal conductivity of the air mass can be measured by the sum signal of the first temperature sensor element 7 and the second temperature ⁇ tursensoriatas. 8 If one now calculates the differential temperature signal with the sum temperature signal, it is possible to deduce the changed thermal conductivity and / or the changed heat capacity of the air mass flowing past.
  • FIG. 5 shows the sensor element 15 of the air mass meter, which is designed as a microelectromechanical system (MEMS), in an air mass meter 2, which is integrated as an insertion finger in an intake pipe 1.
  • MEMS microelectromechanical system
  • the air mass flow 10 reaches the inlet opening 4 and enters the auxiliary tube 5.
  • the first temperature sensor element 7 and the second temperature sensor element 8 can be seen.
  • the heating element 12 is arranged.
  • the air mass flow 10 initially reaches the first temperature sensor element 7, then flows over the heating element 12, in order then to reach the second temperature sensor element 8. It can be seen in FIG. 5 that the air mass flow 10 also contains contaminants 9.
  • the air mass flow 10 for example, water droplets 6, oil droplets 11 and / or
  • Figure 6 shows the sensor element 15 with the first temperature ⁇ tursensorelement 7 and the second temperature sensor element 8 and the parent Toggle between the temperature sensing elements 7 and 8 the heating element 12.
  • the direction of the air mass flow 10 is shown.
  • the first temperature ⁇ tursensorelement 7 in front of the heating element 12 and the second Tem ⁇ peratursensorelement 8 12 behind the heating element both the first temperature sensor element 7 and the second temperature ⁇ tursensorelement 8 consist in this example as electrical series circuits of a measuring resistor 22 and at least two comparison resistors 21 together.
  • the measuring resistors 22 are arranged in the inner region of the thin membrane
  • the comparison resistors 21 are arranged in the edge region of the membrane 17.
  • FIG. 6 shows that contaminants 9, and in this case primarily oil droplets 11, are transported to the mass flow 10 to the sensor element 15.
  • the oil droplets ⁇ 11 deposit on the sensor element 15th
  • the deposition of the oil droplets 11 on the sensor element 15 is particularly strong in the region of the second sensor element, which is downstream of the heating element 12 in the flow direction of the air mass flow 10.
  • This asymmetrical deposition of oil droplets 11 on the sensor element 15 leads to a signal drift that ultimately leads to Ver ⁇ falsification of the detected by the sensor element 15 absolute temperature and thus the falsification of the measured value for the air mass flow 10.
  • the deposition of the Ver ⁇ dirt preferably in the edge region of the membrane is carried out 17.
  • FIG. 7 shows the sensor element 15 of a mass air flow sensor 2.
  • the first temperature sensing element 7 and the second Temperatursen ⁇ sorelement 8 of this sensor element 15 are formed as a thermopile 23.
  • Thermopiles 23, also referred to as thermocouples 23, convert heat into electrical energy.
  • Thermocouples 23 are made of two different metals, which are connected together at one end. A temperature difference generates an electrical voltage due to the heat flow in the metal.
  • thermocouple 23 the occurrence of an electrical Po ⁇ tentialdifferenz between two locations at different temperatures of a conductor.
  • the potential difference is approximately proportional to the temperature difference and it depends on the conductor material. If the ends of a single conductor for measurement are at the same temperature, the potential differences always cancel each other out.
  • connecting two different conductor materials together creates a thermocouple 23.
  • many individual thermocouples 23 are usually connected in series. When selecting material pairs for measurement purposes, the highest possible generated thermoelectric voltage should be achieved, together with a high linearity between the temperature change and the voltage change.
  • thermopile 23 shown in Figure 7 consist of a sequence of a respective first metal 24 which is connected at a junction 26 with a second metal 25.
  • the second temperature sensor element 8 which is built from thermocouples 23 to ⁇ , contamination 9 in the form of oil droplets primarily surfaces 11 are deposited. These contaminations 9 lead to a falsification of the absolute temperature measured by the temperature sensor elements 7 and 8.
  • the resulting signal drift has already been mentioned in the description of the aforementioned figures. With the method according to the invention, this signal drift can be compensated, with which the measurement results of the
  • Air flow sensor 2 are very stable over a long time to Ver ⁇ addition.
  • FIG. 8 shows a flowchart which shows in greater detail the method according to the invention for operating an air mass meter.
  • This method according to the invention can be used particularly successfully with air mass meters which have sensor elements that have been manufactured as microelectromechanical systems. The susceptibility of these microelectromechanical systems to contamination and the resulting
  • thermocouple is downstream of the heating element in the flow direction of the air mass flow and particularly affected by contamination by oil contained in the air ⁇ mass flow oil droplets.
  • the first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air mass meter is in step B in an electronic
  • step C the internal combustion engine is operated and the air supplied to the internal combustion engine Mass flow is determined with the air mass meter.
  • contaminants are transported with the air mass flow to the sensor element, with oil droplets in particular depositing in the edge region of the second thermal element. This dirt build the thermocouple leads to a signal drift, which is unintentionally and distorted the diameter ⁇ results of MAF.
  • step D a second measured value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air mass meter according to the operation of the internal combustion engine.
  • step E then takes place a comparison of the first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple with the second measured value for the absolute temperature of the second thermocouple.
  • step F it is determined whether there is a deviation between the first measured value and the second measured value. If a deviation between the measured values is detected, the correction of the offset of the characteristic curve of the sensor element takes place in step F1. If no deviation is detected, the procedure at step A is restarted.
  • the method is restarted at step A after correcting the offset of the characteristic. In this way one achieves a continuous offset correction of the characteristic of the sensor element, whereby high-precision measurement resulting ⁇ nisse MAF are ensured throughout its lifetime.
  • FIG. 9 shows an embodiment of the device known from FIG.
  • step A the determination of a first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air mass meter and additional determination of a first measured value for the absolute temperature of the first thermoelement.
  • step AI the difference between the first measured value of the absolute temperature of the second thermoelement and the first measured value of the absolute temperature of the first thermocouple.
  • step B the first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple and additionally the first measured value for the absolute temperature of the first thermocouple and / or the difference between the first measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the first measured value of the absolute temperature of the first thermocouple Air mass meter stored in an electronic memory.
  • step C the internal combustion engine is operated and the internal combustion engine supplied shipsmas ⁇ senstromes determined with the air mass meter.
  • the internal combustion engine supplied shipsmas ⁇ senstromes determined with the air mass meter.
  • the internal combustion engine may occur in particular in the edge region of the second thermocouples ⁇ mentes to contamination of the sensor element. These soils, which are mostly caused by oil droplets, distort the measuring signal of the thermocouple, which leads to a so-called signal drift. Then the internal combustion engine can be turned off.
  • step D determines a second measured value for the absolute temperature of the second thermocouple and to ⁇ additional determination of a second measured value for the Abso ⁇ luttemperatur of the first thermocouple of the air mass meter according to the operation of the internal combustion engine. From these measured values, the difference between the second measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the second measured value of the absolute temperature of the first thermocouple then takes place in step D1.
  • the first measured value for the absolute temperature of the second thermocouple is compared with the second measured value for the absolute temperature of the second thermocouple, and additionally the first measured values for the absolute temperature of the first thermocouple and / or the difference from the first measured value of the absolute temperature are compared of the second thermocouple and the first measurement of the Absolute temperature of the first thermocouple with the second measured value for the absolute temperature of the first thermocouple and / or the difference between the second measured value of the absolute temperature of the second thermocouple and the second measured value of the absolute temperature of the first thermocouple.
  • step F If a deviation between the first measured values and the second measured values is determined in step F: a correction of the offset of the characteristic curve of the sensor element takes place in step F1. Then the process can be performed again beginning with step A. If no discrepancy is found between the first readings and the second readings, the procedure may be repeated immediately at step A.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers zur Ermittlung eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes, wobei der Luftmassenmesser ein in mikroelektromechanischer Bauweise ausgebildetes Sensorelement aufweist, das ein Heizelement aufweist, wobei auf dem Sensorelement ein erstes Thermoelement stromaufwärts bezogen auf das Heizelement angeordnet ist und ein zweites Thermoelement stromabwärts bezogen auf das Heizelement angeordnet ist. Um die Verfälschung der Messergebnisse durch die Verschmutzung des Sensorelementes zu beseitigen oder zumindest in engen Grenzen zu halten, werden die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt: A: Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers, B: Ablegen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers in einem elektronischen Speicher, C: Betreiben der Brennkraftmaschine und Ermittlung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes mit dem Luftmassenmesser, D: Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine, E: Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements, F: Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes bei einer Feststellung einer Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers
Luftmassenmesser werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Ermittlung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse verwendet. Auf der Basis einer möglichst zuverlässigen Information über eine angesaugte Luftmasse kann eine Verbrennung durch eine elektronische Steuerung der Brennkraftmaschine da¬ hingehend optimiert werden, dass eine genau auf die Luftmasse abgestimmte KraftStoffmenge den jeweiligen Brennräumen zuge¬ führt wird. Im Ergebnis wird dadurch eine bessere Energieaus¬ nutzung bei verringertem Schadstoffausstoß erzielt.
Aus der DE 44 07 209 AI ist ein Luftmassenmesser bekannt, der in einen Ansaugkanal zur Bestimmung einer Luftmasse eingesteckt wird, wobei ein definierter Anteil der GesamtStrömung den Luftmassensensor durchströmt. Hierzu ist dieser als Einsteck- kanal-Luftmassenmesser ausgebildet. Der Luftmassenmesser um- fasst ein in einem Messkanal angeordnetes Sensorelement, eine in einem Gehäuse angeordnete Elektronik zur Auswertung und/oder Erfassung der Messwerte des Sensorelementes, sowie einen Aus¬ lasskanal jenseits des Sensorelements. Für eine platzsparende Anordnung werden die genannten Kanäle bzw. Luftführungswege U-, S- oder C-förmig ausgebildet, so dass eine insgesamt kompakte, als Einsteckelement ausgebildete, Vorrichtung gebildet wird.
Ein gemäß der Lehre der WO 03/089884 AI ausgebildeter Luftmassenmesser, der als Heißfilmanemometer ausgebildet ist, hat sich prinzipiell bewährt.
Bei der Entwicklung moderner Luftmassenmesser, die auf der Grundlage von Sensorelementen arbeiten, die als mikroelektro- mechanische Systeme (MEMS) ausgebildet sind, hat sich her¬ ausgestellt, dass die Messergebnisse der Sensorelemente be¬ sonders von Verschmutzungen nachteilig beeinflusst werden. Durch die Verschmutzung, die zum Beispiel von Öltröpfchen im Luftmassenstrom hervorgerufen werden kann, entsteht im Sensorelement über die Zeit eine Signaldrift, die zu falschen Messwerten für den Luftmassenstrom führen kann. Als mikroelektromechanische Systeme ausgebildete Sensorelemente besitzen jedoch eine Vielzahl von Vorteilen, auf die nicht verzichtet werden soll, und daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Verfälschung der Messergebnisse durch die Verschmutzung des Sensorelementes zu beseitigen oder zumindest in engen Grenzen zu halten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß werden zur Lösung der Aufgabe die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt:
A: Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers,
B: Ablegen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers in einem elektronischen Speicher,
C: Betreiben der Brennkraftmaschine und Ermittlung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes mit dem Luftmassenmesser ,
D: Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine,
E: Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements,
F: Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes bei einer Feststellung einer Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert. Durch die Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Abso¬ luttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine und den Vergleich des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Ther- moelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements, kann eine während des Betriebes der Brennkraftmaschine entstandene Signaldrift erkannt und kor¬ rigiert werden. Dies führt zu einem über lange Zeit hochgenau arbeitenden Sensorelement und somit zu zuverlässigen Messer- gebnissen für den Luftmassenstrom.
Bei einer Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens erfolgt im Verfahrensschritt A eine zusätzliche Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements. Damit ist die Grundlage zur Erkennung einer Signaldrift vor¬ handen, die von einer Verschmutzung des ersten Sensorelementes hervorgerufen wird.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt nach dem Ver- fahrensschritt A und vor dem Verfahrensschritt B in einem
Verfahrensschritt AI eine Bildung der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements. Auch die Differenz der Absoluttemperaturen kann Aufschluss über die Signaldrift geben.
Wenn im Verfahrensschritt B zusätzlich der erste Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absolut¬ temperatur des ersten Thermoelements im elektronischen Speicher abgelegt wird, stehen alle möglichen Vergleichswerte im Speicher zur Verfügung, um nach dem Betrieb der Brennkraftmaschine eine Signaldrift und den verschmutzungsbedingten Ursprungsort der Signaldrift auf dem Sensorelement zu ermitteln. Dazu ist es vorteilhaft im Verfahrensschritt D eine zusätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt. Diese Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur erfolgt nachdem die Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit betrieben wurde, wobei es eventuell auf dem Sensorelement zur Ablagerungen von Ver¬ schmutzungen gekommen ist.
Weiterhin ist es Vorteilhaft, wenn nach dem Verfahrensschritt D und vor dem Verfahrensschritt E in einem Verfahrensschritt Dl eine Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt. Mit diesen Messwerten kann die Signaldrift erkannt werden und zusätzlich können Aussagen über den Ursprungsort der Signaldrift getroffen werden. Wenn sich zum Beispiel der zweite Messwert Absoluttemperatur des ersten Thermoelements deutlich ändert, jedoch die Messwerte des zweiten Thermoelements weit¬ gehend gleich bleiben, ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Verschmutzung des ersten Thermoelements gekommen.
Dies wird dann im Verfahrensschritt E durch einen zusätzlichen Vergleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erkannt.
Wonach dann in vorteilhafter Weise im Verfahrensschritt F eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes bei einer Feststellung einer Abweichung des ersten Messwerte für die
Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Dif- ferenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements von dem zweiten Messwert für die Abso¬ luttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absolut¬ temperatur des ersten Thermoelements erfolgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnung angegeben. Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden nachfolgend gleiche Begriffe und Bezugszeichen für gleiche Bauelemente verwendet werden. Dabei zeigt :
Figur 1 einen Luftmassenmesser,
Figur 2 ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus¬ gebildetes Sensorelement,
Figur 3 ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus¬ gebildetes Sensorelement, das in einem Hilfsrohr des Luftmassenmessers angeordnet ist,
Figur 4 eine Situation, bei der der Luftmassenstrom durch die
Einlassöffnung in das Hilfsrohr des Luftmassenmessers einströmt ,
Figur 5 das als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus¬ gebildete Sensorelement in einem Luftmassenmesser, der als Einsteckfinger in einem Ansaugrohr integriert ist ,
Figur 6 das Sensorelement mit dem ersten Temperatursensorelement und dem zweiten Temperatursensorelement,
Figur 7 das Sensorelement eines Luftmassenmessers Figur 8 ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Ver¬ fahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers näher darstellt , Figur 9 Ausgestaltung des aus Figur 8 bekannten Verfahrens.
Figur 1 zeigt einen Massenstromsensor der hier als Luftmassenmesser 2 ausgebildet ist. Der Luftmassenmesser 2 ist in diesem Beispiel als Einsteckfinger gezeigt, der in ein Ansaugrohr 1 eingesteckt wird und mit dem Ansaugrohr 1 fest verbunden ist. Das Ansaugrohr 1 führt einen Massenstrom, der hier ein Luftmassenstrom 10 ist, hin zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine. Zur effizienten Verbrennung des Treibstoffes in den Zylindern einer Brennkraftmaschine ist es notwendig, eine genaue Infor- mation über die zur Verfügung stehende Luftmasse zu erhalten. Anhand der zur Verfügung stehenden Luftmasse kann auf den verfügbaren Sauerstoff geschlossen werden, der zur Verbrennung des in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffes notwendig ist. Darüber hinaus zeigt der Luftmassenmesser 2 in Figur 1 ein erstes Temperatursensorelement 7 und ein zweites Temperatursensor¬ element 8. Das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 sind an unterschiedlichen Orten an¬ geordnet. Die Temperatursensorelemente 7, 8 werden in der Regel aus Widerständen oder Thermopiles, die auch als Thermoelemente bezeichnet werden, gebildet, die entsprechend der am Tempe¬ ratursensorelement herrschenden Temperatur unterschiedliche Widerstandswerte annehmen. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist ein Heizelement 12 ausgebildet. Der Luftmassenstrom 10, der durch die Einlassöffnung 4 in das Gehäuse 3 des Luftmassenmessers 2 eintritt, überströmt zunächst das erste Temperatursensorelement 7 und dann das Heizelement 12, wonach der Luftmassenstrom 10 das zweite Temperatursensorelement 8 erreicht und entlang des Hilfsrohres 5 zur Auslassöffnung 6 des Luftmassenmessers 2 geleitet wird. Der Luftmassenstrom 10 erreicht das erste
Temperatursensorelement 7 mit einer bestimmten Temperatur. Diese Temperatur wird vom ersten Temperatursensorelement 7 als Ab- soluttemperatur erfasst. Danach überstreicht der Luftmassenstrom 10 das Heizelement 12, wobei der Luftmassenstrom 10 je nach vorbeiströmender Masse mehr oder weniger aufgeheizt wird. Wenn der aufgeheizte Luftmassenstrom 10 das zweite Temperatursen- sorelement 8 erreicht, wird die nun vorliegende Temperatur des Luftmassenstroms 10 mit dem zweiten Temperatursensorelement 8 als Absoluttemperatur bestimmt. Aus der Differenz der vom ersten Temperatursensorelement 7 gemessenen Absoluttemperatur und der vom zweiten Temperatursensorelement 8 gemessenen Absoluttem- peratur kann die vorbeigeströmte Luftmasse bestimmt werden. Dazu kann der Luftmassenmesser 2 selber eine Auswerteelektronik 13 enthalten, die die Messsignale des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Temperatursensorelementes 8 aus¬ wertet. Die so gewonnene Information über den Luftmassenstrom 10 wird an eine hier nicht dargestellte Motorsteuerung weiter¬ geleitet .
Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung beispielhaft anhand eines Luftmassenmessers beschrieben wird, was jedoch keine Einschränkung des Verfahrens zum Betreiben eines Luftmassenmessers auf die Messung von Luftmassenströmen bedeutet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch andere Massenströme vorteilhaft erfasst und vermessen werden. Figur 2 zeigt ein Sensorelement 15 für einen Luftmassenmesser 1. Das Sensorelement 15 ist in als mikroelektromechanisches System (MEMS) auf einem einzigen Silizium-Chip ausgebildet. Das Sensorelement 15 arbeitet nach dem Differenztemperaturverfahren, womit die Masse der vorbeiströmenden Luftmenge 10 bestimmt wird. Hierzu sind auf einer dünnen Membran 17 ein erstes Tempera¬ tursensorelement 7 und ein zweites Temperatursensorelement 8 ausgebildet. Das erste und das zweite Temperatursensorelement 7, 8 befinden sich an unterschiedlichen Orten auf der Oberfläche 16 der Membran 17. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist ein Heizelement 12 angeordnet. Auf dem als mikroelektromechanisches System auf¬ gebauten Sensorelement 15 ist zudem eine Auswerteelektronik 13 integriert, die die Messsignale der Temperatursensorelemente 7, 8 sofort auswerten und in ein Signal, das proportional zum Luftmassenstrom 10 ist, umwandeln kann. Die Auswerteelektronik 13 kann jedoch auch in einem nachgeschalteten elektronischen Gerät integriert sein. Die Informationen über den Luftmas¬ senstrom 10 werden dann über Anschlusspads 19 und Anschlussdrähte 18 an eine hier nicht dargestellte nachfolgende elektronische Motorsteuerung weitergeleitet.
In Figur 3 wird ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildetes Sensorelement 15 für einen Luftmassenmesser 2 gezeigt, das auf einem einzigen Substrat ausgebildet ist, wobei das Substrat in einem Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 an¬ geordnet ist. In Figur 3 strömt durch die Einlassöffnung 4 kein Luftmassenstrom 10, was zum Beispiel bei ausgestellter Brennkraftmaschine der Fall sein wird. Dieser Zustand wird auch als Nullmassenstrom bezeichnet. Wenn das Heizelement 12 auf dem Sensorelement 15 mit elektrischer Energie versorgt wird, ent¬ steht um das Heizelement 12 die hier dargestellte symmetrische Temperaturverteilung 20. Damit misst das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 die gleiche Absoluttemperatur und nach der Differenzbildung der Temperaturmesssignale der Temperatursensorelemente 7, 8 wird von der Auswerteelektronik 13 erkannt, dass kein Luftmassenstrom 10 im Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 vorliegt. Diese ideale Gleichheit der Temperaturmesssignale bei einem Nullmassenstrom kann jedoch zum Beispiel durch Verunreinigungen auf dem Sensorelement 15 gestört werden. Figur 4 zeigt eine Situation, bei der ein Luftmassenstrom 10 durch die Einlassöffnung 4 in das Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 einströmt. Die Temperaturverteilung 20 um das Heizelement 12 wird nun deutlich sichtbar in Richtung des zweiten Temperatursensorelementes 8 verschoben. Damit misst das zweite Temperatur- sensorelement 8 eine deutlich höhere Temperatur als das erste Temperatursensorelement 7. Durch die Feststellung der Diffe- renztemperatur der beiden Temperatursensorelemente 7, 8 in der Auswerteelektronik 13 lässt sich nun der Luftmassenstrom 10 bestimmen. Jedoch wären die Einflüsse von Verschmutzungen auf dem Sensorelement nach wie vor wirksam und sie würden die Mess¬ ergebnisse überlagern. Die Summe der Temperaturen reagiert ebenfalls auf den Massenstrom 10. Darüber hinaus reagiert jedoch die Summe der Temperaturen auch auf die thermischen Eigenschaften der Luftmasse, wie zum Beispiel die Wärmekapazität und/oder die thermische Leitfähigkeit des vorbeiströmenden Luftmassenstromes 10. Erhöht sich zum Beispiel bei gleichem Luftmassenstrom 10 die thermische Leitfähigkeit der Luftmasse, so kühlt das System ab und die Summe der Temperaturen wird deutlich geringer. Die Differenztemperatur des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Temperatursensorelementes 8 bleibt jedoch in erster Näherung unverändert. Somit kann durch das Summensignal des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Tempera¬ tursensorelementes 8 eine Änderung der thermischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Wärmekapazität, oder der thermischen Leitfähigkeit der Luftmasse gemessen werden. Verrechnet man nun das Differenztemperatursignal mit dem Summentempera- tursignal, kann auf die veränderte thermische Leitfähigkeit und/oder die veränderte Wärmekapazität der vorbeiströmenden Luftmasse geschlossen werden.
Figur 5 zeigt das Sensorelement 15 des Luftmassenmessers, das als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet ist, in einem Luftmassenmesser 2, der als Einsteckfinger in einem Ansaugrohr 1 integriert ist. Der Luftmassenstrom 10 erreicht auch hier die Einlassöffnung 4 und tritt in das Hilfsrohr 5 ein. Auf der Oberfläche 16 der Membran 17 sind das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 zu erkennen. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist das Heizelement 12 angeordnet. Der Luftmassenstrom 10 erreicht zunächst das erste Temperatursensorelement 7, überströmt dann das Heizelement 12, um danach das zweite Temperatursensorelement 8 zu erreichen. In Figur 5 ist zu erkennen, dass der Luftmassenstrom 10 auch Verschmutzungen 9 beinhaltet. Mit dem Luftmassenstrom 10 werden zum Beispiel Wassertröpfchen 6, Öltröpfchen 11 und/oder
Staubteilchen 14 hin zum Luftmassenmesser 2 transportiert. Diese Verschmutzungen 9 gelangen durch die Einlassöffnung 4 des Luftmassenmessers 2 bis zum Sensorelement 15. Wenn sich die Verschmutzungen 9 im Bereich des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweite Temperatursensorelementes 8 ablagern, kann es mit der Zeit zu einer massiven Verfälschung des Messwertes für den Luftmassenstrom 10 kommen. Da sich diese Verfälschung durch die Akkumulation der Verschmutzung auf dem Sensorelement 15 über einem langen Zeitraum immer weiter aufbaut, spricht man in diesem Zusammenhang auch von einer Signaldrift des Luftmassenmessers 2. Dieser Signaldrift ist unerwünscht und sie sollte unterdrückt und/oder kompensiert werden.
Figur 6 zeigt das Sensorelement 15 mit dem ersten Tempera¬ tursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 sowie dem zwischen den Temperatursensorelementen 7 und 8 an- geordneten Heizelement 12. Mit dem Pfeil ist die Richtung des Luftmassenstromes 10 dargestellt. Damit befindet sich in der Strömungsrichtung des Luftmassenstromes 10 das erste Tempera¬ tursensorelement 7 vor dem Heizelement 12 und das zweite Tem¬ peratursensorelement 8 hinter dem Heizelement 12. Sowohl das erste Temperatursensorelement 7 als auch das zweite Tempera¬ tursensorelement 8 setzen sich in diesem Beispiel als elektrische Reihenschaltungen aus einem Messwiderstand 22 und mindestens zwei Vergleichswiderständen 21 zusammen. Es ist zu erkennen, dass die Messwiderstände 22 im inneren Bereich der dünnen Membran angeordnet sind, und die Vergleichswiderstände 21 im Randbereich der Membran 17 angeordnet sind.
Weiterhin zeigt die Figur 6, dass Verschmutzungen 9, und hierbei vornehmlich Öltröpfchen 11, mit dem Massenstrom 10 zu dem Sensorelement 15 transportiert werden. Insbesondere die Öl¬ tröpfchen 11 lagern sich auf dem Sensorelement 15 ab. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Ablagerung der Öltröpfchen 11 auf dem Sensorelement 15 besonders stark im Bereich des zweiten Sensorelements erfolgt, welches in Strömungsrichtung des Luftmassenstromes 10 dem Heizelement 12 nachgelagert ist. Diese unsymmetrische Ablagerung von Öltröpfchen 11 auf dem Sensor- element 15 führt zu einer Signaldrift, die letztlich zur Ver¬ fälschung der vom Sensorelement 15 erfassten Absoluttemperatur und damit zur Verfälschung des Messwertes für den Luftmassenstrom 10 führt. Darüber hinaus erfolgt die Ablagerung der Ver¬ schmutzungen bevorzugt im Randbereich der Membran 17. Die un- symmetrische Ablagerung der Öltröpfchen 11 hat physikalische Gründe, die ihren Ursprung insbesondere in der höheren Temperatur im Bereich des zweiten Sensorelementes 8 und im Temperaturgradienten im Randbereich der Membran 17 finden. Figur 7 zeigt das Sensorelement 15 eines Luftmassenmessers 2. Das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursen¬ sorelement 8 dieses Sensorelementes 15 sind als Thermopiles 23 ausgebildet. Thermopiles 23, die auch als Thermoelemente 23 bezeichnet werden, wandeln Wärme in elektrische Energie um. Thermoelemente 23 bestehen aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Eine Temperaturdifferenz erzeugt aufgrund des Wärmeflusses im Metall eine elektrische Spannung. Als Seebeck-Effekt wird das Auftreten einer elektrischen Po¬ tentialdifferenz zwischen zwei Stellen unterschiedlicher Temperatur eines Leiters bezeichnet. Die Potentialdifferenz ist annähernd proportional zur Temperaturdifferenz und sie hängt vom Leitermaterial ab. Wenn die Enden eines einzigen Leiters zur Messung auf gleicher Temperatur liegen, heben sich die Potentialdifferenzen stets auf. Verbindet man jedoch zwei unterschiedliche Leitermaterialien miteinander, entsteht ein Thermoelement 23. Bei Messsystemen auf der Basis des Seebeck-Effektes werden in der Regel sehr viele einzelne Thermoelemente 23 in Reihe geschaltet. Bei der Auswahl von Materialpaaren zu Messzwecken sollte eine möglichst hohe erzeugte Thermospannung verbunden mit einer hohen Linearität zwischen Temperaturänderung und Spannungsänderung erreicht werden. Die in Figur 7 gezeigten Thermopiles 23 bestehen aus einer Abfolge eines jeweils ersten Metalls 24, das an einer Verbindungsstelle 26 mit einem zweiten Metall 25 verbunden ist. In Figur 7 ist deutlich zu erkennen, dass im Bereich des zweiten Temperatursensorelementes 8, das aus Thermoelementen 23 auf¬ gebaut ist, Verschmutzungen 9 vornehmlich in Form von Öltröpf- chen 11 abgelagert sind. Diese Verschmutzungen 9 führen zu einer Verfälschung der von den Temperatursensorelementen 7 und 8 gemessenen Absolut-Temperatur . Die hieraus resultierende Signaldrift wurde schon in der Beschreibung der vorgenannten Figuren erwähnt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diese Sig- naldrift kompensiert werden, womit die Messergebnisse des
Luftmassenmessers 2 über eine lange Zeit sehr stabil zur Ver¬ fügung stehen.
Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers näher darstellt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann besonders erfolgreich bei Luftmassenmessers eingesetzt werden, die Sensorelemente auf¬ weisen, die als mikroelektromechanische Systeme gefertigt wurden. Die Anfälligkeit dieser mikroelektromechanischen Sys- teme gegenüber Verschmutzungen und die daraus resultierende
Signaldrift dieser Sensorelemente wurde bereits im Vorgenannten erläutert. Zur Vermeidung der Signaldrift bzw. zur Kompensation dieser Signaldrift erfolgt in einem Schritt A die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers. Das zweite Thermoelement ist dem Heizelement in Strömungsrichtung des Luftmassenstroms nachgelagert und besonders von Verschmutzungen durch im Luft¬ massenstrom enthaltene Öltröpfchen betroffen. Der erste Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers wird im Schritt B in einem elektronischen
Speicher abgelegt. Nun wird in Schritt C die Brennkraftmaschine betrieben und der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft- massenstrom wird mit dem Luftmassenmesser ermittelt. Durch den Betrieb der Brennkraftmaschine werden Verschmutzungen mit dem Luftmassenstrom zum Sensorelement transportiert, wobei sich insbesondere Öltröpfchen im Randbereich des zweiten Thermo- elementes ablagern. Diese Verschmut zung des Thermoelements führt zu einer Signaldrift, die ungewollt ist und die die Messer¬ gebnisse des Luftmassenmessers verfälscht. Nun kann die
Brennkraftmaschine abgestellt werden. Um die verschmutzungs¬ bedingte Verfälschung der Messwerte des Luftmassenmessers zu Kompensieren wird in einem Schritt D ein zweiter Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine ermittelt. Im schritt E erfolgt dann ein Vergleich des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements. Im Schritt F wird festgestellt, ob eine Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert besteht. Wenn eine Abweichung zwischen den Messwerten festgestellt wird, erfolgt im Schritt Fl die Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sen- sorelementes . Falls keine Abweichung festgestellt wird, wird das Verfahren bei Schritt A neu gestartet. Auch wenn eine Abweichung festgestellt wurde, wird das Verfahren, nach erfolgter Korrektur des Offsets der Kennlinie, bei Schritt A neu gestartet. Auf diese Weise erreicht man eine kontinuierliche Offsetkorrektur der Kennlinie des Sensorelementes, wodurch hochgenaue Messergeb¬ nisse des Luftmassenmessers über seine gesamte Lebensdauer sichergestellt sind.
Figur 9 zeigt eine Ausgestaltung des aus Figur 8 bekannten
Verfahrens. Im Schritt A erfolgt die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers und zusätzliche die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Ther- moelements. Im folgenden Schritt AI wird die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoele- ments und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements gebildet. Danach werden im Schritt B: der erste Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und zusätzlich der erste Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements des Luftmassenmessers in einem elektronischen Speicher abgelegt .
Im nun folgenden Verfahrensschritt C wird die Brennkraftmaschine betrieben und der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmas¬ senstromes mit dem Luftmassenmesser ermittelt. Beim Betreiben der Brennkraftmaschine kann es zu Verschmutzungen des Sensor- elementes, insbesondere im Randbereich des zweiten Thermoele¬ mentes kommen. Diese meist von Öltröpfchen hervorgerufenen Verschmutzungen verfälschen das Messsignal des Thermoelementes, was zu einer sogenannten Signaldrift führt. Dann kann die Brennkraftmaschine abgestellt werden.
Es folgt im Schritt D die Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und die zu¬ sätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Abso¬ luttemperatur des ersten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine. Aus diesen Messwerten erfolgt dann im Schritt Dl die Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements.
Im Verfahrensschritt E erfolgt ein Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und zusätzlich erfolgt ein Vergleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements.
Wenn im Schritt F: eine Abweichung zwischen den ersten Messwerten und den zweiten Messwerten festgestellt wird, erfolgt im Schritt Fl eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes. Dann kann das Verfahren beginnend mit Schritt A erneut ausgeführt werden. Wenn keine Abweichung zwischen den ersten Messwerten und den zweiten Messwerten festgestellt wird, kann das Verfahren sofort bei Schritt A erneut ausgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers zur Ermittlung eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes (10), wobei der Luftmassenmesser (2) ein in mikroelektromechanischer Bauweise ausgebildetes Sensorelement (15) aufweist, das ein Heizelement (12) auf¬ weist, wobei auf dem Sensorelement (15) ein erstes Ther¬ moelement (7) stromaufwärts bezogen auf das Heizelement (12) angeordnet ist und ein zweites Thermoelement (8) stromabwärts bezogen auf das Heizelement (12) angeordnet ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:
A: Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absolut¬ temperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luft¬ massenmessers (2),
B: Ablegen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luftmassenmessers (2) in einem elektronischen Speicher,
C: Betreiben der Brennkraftmaschine und Ermittlung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes (10) mit dem Luftmassenmesser (2),
D: Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absolut¬ temperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luft¬ massenmessers (2) nach dem Betreiben der Brennkraft¬ maschine,
E: Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements ( 8 ) ,
F: Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes (15) bei einer Feststellung einer Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.
2. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt A eine zusätzliche Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.
3. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Verfahrensschritt A und vor dem Verfah¬ rensschritt B in einem Verfahrensschritt AI eine Bildung der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.
4. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt B zusätzlich der erste Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) im elektronischen Speicher abgelegt wird.
5. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt D eine zusätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.
6. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Verfahrensschritt D und vor dem Verfah¬ rensschritt E in einem Verfahrensschritt Dl eine Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) er- folgt. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt E zusätzlich ein Ver¬ gleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttem¬ peratur des ersten Thermoelements (7) mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt F eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes (15) bei einer Feststellung einer Abweichung des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) von dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttem¬ peratur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.
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