JP2001509854A - 内燃機関によって吸入された空気の検出のための方法および内燃機関に対するセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、空気質量が空気質量計によって検出される、内燃機関によって吸入された空気の検出のための方法に関する。本発明は、空気質量の検出と同時に空気湿度を湿度センサによって検出し、評価回路にて評価することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関によって吸入された空気の検出のための 方法および内燃機関に対するセンサ 従来の技術 本発明は、内燃機関によって吸入された空気の検出のための方法に関しており 、この場合空気質量が空気質量計によって検出される。 自動車の内燃機関によって吸入された空気質量を空気質量計を用いて検出する ことは既に以前から公知である。 この検出された空気質量は、エンジン制御部において燃焼工程に係わるその他 のデータ、例えば温度、吸気管圧などと一緒に燃料噴射時間等の計算のために処 理される。 この種の公知の、内燃機関によって吸入された空気の検出方法では、次のよう な問題が指摘されている。すなわち空気質量の検出の際に、この空気質量に影響 する特性量が共に検出されない問題が指摘されている。この種の、空気質量に影 響する特性量とは例えば空気湿度である。非常にしめった雰囲気のもとでは、空 気湿度に起因して、空気質量計から検出された空気質量流量が次のようなエラー を含んだものとなる。すなわち内燃機関で燃焼される空気の他に水蒸気も同時に 検出されてしまうことである。この水蒸気は不燃のものなので出力値に多大な悪 影響を与える変動を引き起こす。 それ故に本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の、内燃機関によって吸入 された空気の検出のための方法において、内燃機関によって燃焼される空気のみ を正確に検出できるように改善を行うことである。 発明の利点 この課題は本発明により、空気質量の検出と同時に空気湿度も湿度センサによ って検出し、評価回路において評価することによって解決される。このような吸 入空気の空気湿度の付加的な検出と評価によって、特に次のような大きな利点が 得られる。すなわち吸入された質量流量において、内燃機関で燃焼可能な空気質 量流量からガス状の水分が区別できるようになる。これによって内燃機関の制御 回路は、非常に正確な出力データを得ることができ、その結果非常に正確な空気 信号と、さらなる燃焼工程を定める信号を算出して出力することが可能となる。 吸入された空気の空気湿度は、基本的には種々の手法と形態で純粋に検出する ことが可能である。有利な実施形態によれば、空気湿度が内燃機関の吸気管内で 有利には空気質量計に隣接する箇所で検出される。これにより、吸入された空気 における空気湿度の非常に正確な検出が可能となる。 また別の有利な実施形態によれば、吸気管外の空気湿度が検出される。これに より検出された雰囲気の湿度もその他の車両固有の目的に利用できる。例えば所 定の空気湿度を上回った場合のワイパ装置の自動スイッチオンや照明装置の投入 などが考えられる。 さらに有利には、付加的に吸気管圧も同時に検出され、評価回路の評価に加え られる。これにより吸入空気の検出精度も高められる。 また有利には、吸気圧が吸気管内の空気質量計に隣接する箇所で検出される。 本発明のさらなる課題は、吸入された空気質量検出のためのセンサ素子を備え た空気質量計を含んだ、内燃機関のためのセンサにおいて、空気質量の他にさら に湿度および/または吸気管圧を簡単な形式で検出できるように改善を行うこと である。 この課題は本発明により、空気質量計ないしそのセンサ素子に隣接した箇所に 、湿度センサおよび/または圧力センサと、当該空気質量計ないしそのセンサ素 子、湿度センサ、圧力センサからの送出データ処理のための評価回路とを設け、 有利には唯１つのケーシング内に配置する構成によって解決される。 この種のセンサは、特に次のような大きな利点を有している。すなわち空気質 量の他にもその湿度と圧力が検出されるだけでなく、既にセンサ内でも処理され ることである。そのようなセンサによれば、検出され たデータがそれに配設された評価回路に基づいて有利には少なくとも接続端子を 介して制御回路へ伝送可能である。この種のセンサは、それ故に特に２つのデー タ線路のみを必要とするバスシステムへの接続にも適している。さらにこの種の センサは非常にコンパクトに構成可能である。 そのため有利な実施形態によれば、空気質量計ないしセンサ素子、圧力センサ が微細加工技術による構成要素である。この場合、空気質量計と圧力センサのセ ンサ素子が１つのチップ上にまたはプレート状のセラミック構成要素に配設され る。これにより、特に小さな構造形態が実現されるだけでなく、空気質量も空気 湿度も実質的に同じ箇所で検出することが確実となる。他の有利な実施形態によ れば、空気質量計ないしそのセンサ素子および圧力センサが２つの相互に離間さ れたチップ上に配設される。この場合は圧力測定が所定の経過区間、例えば空気 質量測定管内部で行われる。 図面 図１は、本発明に用いられる内燃機関のためのセンサの第１実施例を示したも のである。 図２は、本発明に用いられる内燃機関のためのセンサのさらなる別の実施例を 示した図である。 図３は、本発明の方法の実施形態による内燃機関に吸入された空気の空気質量 流量と湿度を同時に検出す るための、空気質量計と湿度センサの組合わせ構成を概略的に示した図である。 図４は、本発明の方法の実施形態による内燃機関に吸入された空気の空気質量 流量と湿度を同時に検出するための、空気質量計と湿度センサのさらなる組合わ せ構成を概略的に示した図である。 図５は、本発明の方法の実施形態による内燃機関に吸入された空気の空気質量 流量と圧力を同時に検出するための、空気質量計と圧力センサの組合わせ構成を 概略的に示した図である。 実施例の説明 次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。 図１には、それ自体公知の空気質量計１０と、例えばドイツ連邦共和国特許出 願DE 38 29 517 A1明細書から公知の湿度センサ２０（これは内燃機関の吸気管 ３０内に配設されている）の組合わせが示されている。この図１に示されている 実施例では、空気質量計１０と湿度センサ２０が唯１つのケーシング２５の対象 である。このケーシング２５内には、さらにハイブリッド空間４０が設けられ、 例えばハイブリッド技術で構築される電子評価回路内に収容されている。空気質 量計１０と湿度センサ２０によって検出されたデータは評価され、線路４２を介 して例えば図１には図示されていない制御機器に送信される。 空気質量計１０は図２に詳細に示されているように、温度感応形のセンサ素子 １４を有している。このセンサ素子は微細加工品として構成される。この種のセ ンサ素子を装備した空気質量訃は例えばドイツ連邦共和国特許出願DE 44 07 209 C2明細書からも公知である。もちろんこの空気質量計１０はいわゆるホットフ ィルム形空気質量計として構成されていてもよい。これはセンサ素子として温度 感応形の抵抗層を備えたプレート状のセラミック基板を有しており、これは例え ばドイツ連邦共和国特許出願DE 36 38 138 A1明細書から公知である。 空気湿度の同時検出によって、検出された空気質量流量のもとで、吸入された 空気成分のうちの内燃機関によって燃焼可能な部分とガス状の水分とが区別され る。これによって例えば負荷信号の計算の際の精度が高められる。なぜなら検出 された純粋な空気成分のみが考慮されるからである。 図１に示されているように、湿度センサ２０は、空気質量計１０と評価回路４ １と共に１つのケーシング２５内に配設されてもよい。 しかしながら、吸気管３０内の本来の空気質量計１０の外部に配置される湿度 センサ２０によって湿度を検出することも可能である。この場合は、空気質量計 １０と湿度センサ２０から送出されるデータが制御装置７０に供給され処理され る（図３参照）。 さらに湿度センサ２０は、吸気管３０外部にも配設可能である。この場合は車 両のさらなる制御目的、例えばワイパ装置や照明装置の自動スイッチオンのため に利用され得る（図４参照）。 その上さらに、空気質量計１０のケーシング２５内に配設される湿度センサ２ ０の他にも圧力センサ５０を図２のように配設してもよい。その際にはこの圧力 センサ５０も本来の空気質量計１２ないしセンサ素子１４も、例えば空気質量計 １０のバイパスチャネル１５内で１つの共通のチップないしセラミック基板１３ 上に配設される微細加工品として構成することができる。またさらに圧力センサ ５０を、図５に示されているように吸気管内３０の空気質量計１０の外部に配設 してもよい。この場合もこの圧力センサは微細加工品で構成されてもよいし、例 えばドイツ連邦共和国特許出願DE 43 17 312 A1明細書から公知の形式で構成さ れてもよい。 図２に示されている、空気質量計１０ないしセンサ素子１４と、圧力センサ５ ０の組合わせは、図１に示されている形式のように湿度センサ２０と組み合わせ ることも可能である。この場合には、内燃機関のためのセンサは、空気質量計１ ０，湿度センサ２０および圧力センサ５０を含むことになる。この場合これらの センサは評価回路と一緒に共通のケーシング内に配設される。 その際、空気質量計１０のセンサ素子１４、湿度センサ２０、圧力センサ５０ が、有利には空気質量計１０のバイパスチャネル１５内の共通のチップもしくは セラミック基板上に被着されていてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウーヴェ コンツェルマン ドイツ連邦共和国 Ｄ―71679 アスペル ク シュヴァルベンヴェーク 14 (72)発明者 ピート−クリスチアアン ムッセルト ドイツ連邦共和国 Ｄ−38446 ヴォルフ スブルク アルムカー−シュトラーセ 18

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 内燃機関によって吸入された空気の検出のための方法であって、空気質量 が空気質量計（１０）によって検出される形式のものにおいて、 空気質量の検出と同時に空気湿度を湿度センサ（２０）によって検出し、評価 回路（４１）にて評価することを特徴とする、内燃機関によって吸入された空気 の検出のための方法。 2. 内燃機関の吸気管（３０）内で有利には空気質量計（１０）に隣接する箇 所で空気湿度を検出する、請求項１記載の方法。 3. 内燃機関の吸気管（３０）外で空気湿度を検出する、請求項１記載の方法 。 4. 吸気管の圧力を付加的に同時に検出し、評価回路（４１）で評価する、請 求項１〜３いずれか１項記載の方法。 5. 吸気管（３０）内の吸気管圧力を空気質量計（１０）に隣接した箇所で検 出する、請求項４記載の方法。 6. 吸入された空気質量を検出するセンサ素子を備えた空気質量計（１０）を 含んでいる、内燃機関のためのセンサにおいて、 空気質量計（１０）ないしそのセンサ素子（１４）に隣接した箇所に、 湿度センサ（２０）および/または圧力センサ（５０）と、 前記空気質量計（１０）ないしそのセンサ素子（１４）、湿度センサ（２０） 、圧力センサ（５０）からの出力データ処理のための評価回路（４１）とが設け られ、有利には唯１つのケーシング（２５）内に配置されていることを特徴とす るセンサ。 7. 前記空気質量計（１０）のセンサ素子（１４）と圧力センサ（５０）は、 微細加工品である、請求項６記載のセンサ。 8. 前記空気質量計（１０）のセンサ素子（１４）と圧力センサ（５０）は、 １つのチップ（１３）上に配設されている、請求項７記載のセンサ。 9. 前記空気質量計（１０）のセンサ素子（１４）と圧力センサ（５０）は、 ２つの相互に離間されたチップ（１３）上に配設されている、請求項７記載のセ ンサ。