JP2004516465A - 流動媒体の流量を検出するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

流動媒体、とりわけ通流する空気質量の流量を検出するための方法および／または装置が記載されている。この場合流動媒体は、異なる原理に基づいて実行される２つの評価方法によって検出され、得られた２つの測定信号は相互に組み合わされ、補正手段によって検出が実行される。両測定方法は妨害作用に対して異なる反応をするため、両出力信号を比較することによって、妨害作用の種類および大きさを推定することができ、妨害作用に依存しない補正測定信号を得ることができる。

Description

【０００１】
本発明は、流動媒体の流量を検出するための方法および装置に関する。とりわけ本発明は、内燃機関の吸気管内に存在する空気流を検出するための方法および装置、ひいては吸入された空気質量を検出するための方法および装置に関する。
【０００２】
従来の技術
内燃機関によって吸入された空気質量を検出するためには、通常ホットフィルム空気質量計が使用される。これは、加熱可能な素子を有し、この素子は測定すべき空気流にさらされ、この空気流によって冷却される。ホットフィルム空気質量計を構成するには種々の手段があり、加熱制御および評価方法に対しても種々の手段がある。空気質量計の２つの形式、ないしはホットフィルム空気質量計によって空気質量流を検出するための既存の方法は、通流する空気質量流に放出される熱の測定に基づいている。それに関して、空気質量計の１つの形式では、ホットフィルムを一定の温度に制御するために必要な電気エネルギーが測定される。第２の方法、ないしはそれに所属する第２のセンサ構成は、ホットフィルムが同様に一定の温度に制御されることに基づいている。しかし測定信号としては、それに必要な加熱電力は使用されず、ダイヤフラムとして構成されたホットフィルムの縁部の温度プロフィールが使用される。この場合、加熱領域の上流および下流に配置された温度センサによって、この両位置間の温度差が検出される。両温度センサは、温度に依存する抵抗として構成されており、ブリッジ回路の構成要素である。発生するブリッジ電圧から測定信号が得られ、この測定信号は、加熱領域の上流と下流に配置された温度依存性抵抗間の温度差を表す。
【０００３】
センサないしは評価方法の両形式は、妨害作用、例えば空気の湿度または汚染によって妨害される可能性がある。これは、このようなセンサの誤表示に繋がり、ないしは信号評価のエラーに繋がる。
【０００４】
本発明の課題
本発明の課題は、前記のエラー源およびそれによって発生する誤表示を最小限にすることである。上記課題は、請求項１の特徴を有する、流動媒体の流量を検出するための本発明の方法および／または本発明の装置によって解決される。
【０００５】
本発明の利点
流動媒体、とりわけ内燃機関によって吸入される空気質量の流量を検出するための本発明の方法および／または本発明の装置は、測定する際の妨害作用を補償するという利点を有する。これは、２つの異なる方法に基づく冗長的測定が実行されることによって達成される。この２つの異なる方法は１つのセンサで実行されるか、または２つの異なる種類のセンサが空気質量検出のために設けられている。この場合重要なのは、この２つの選択された方法ないしはこの両方のセンサが、妨害作用に対して異なる反応をすることである。この２つの測定結果を組み合わせることにより、１つの方法ないしはそれに所属するセンサの場合に、他の方法ないしは他のセンサの場合よりも強く発生する妨害作用を補償できる。この利点は、請求項１記載の特徴を有する方法および／または装置によって達成される。
【０００６】
本発明の他の利点は従属項に記載されている手段によって達成される。
【０００７】
図面の説明
本発明の実施例は唯一の図に示されており、以下の説明においてより詳しく解説される。
【０００８】
流動媒体の流量を検出する際には、精度が妨害作用によって損なわれる恐れがある。とりわけ、内燃機関の吸気管内を通流する空気質量を検出することに関連して様々な問題がある。これらの問題は例えば、空気流の湿度が正確には既知でないことによって、またはセンサ素子が長期にわたって使用されると汚染されることによって生じる。それによって、エラーが評価時に発生する可能性がある。内燃機関の吸気管内を通流する空気を計測する際の別の問題は、流れが常に一方向であるとは限らず、いわゆる流れの反転、ないしは拍動が発生することによって引き起こされる。エラーを補償するため、とりわけこのような吸気管拍動によって引き起こされる妨害作用を補償するため、空気質量流の検出を２つの異なる方法に基づいて実行すること、および得られた測定結果を、誤測定を最小限にするため相互に組み合わせることが知られている。
【０００９】
それに関しては、例えばＤＥ−ＯＳ３９２５３７７で、測定エラーを補正する方法が提案されている。この方法の場合、逆流によって発生するホットフィルム空気質量計の測定エラーが補償される。そのためには、空気質量がホットフィルム空気質量計によって第１の値として検出され、第１の値に依存せずに実行される方法に従って、空気質量が第２の値として計算される。この計算は、内燃機関のスロットルバルブ角および回転数が評価されることによって実行される。どの値が空気質量を実際に検出するのに使用されるかということは、内燃機関がどのような動作領域にあるかということに依存する。この２つの値は、内燃機関の動作状態が異なると異なる安全性を有するため、両測定量を比較することによって補正信号が得られる。この補正信号は測定安全性を高めるために考慮される。
【００１０】
しかし、この公知の方法の場合、逆流によって発生する測定エラーのみが補償され、その一方で他の測定エラーは考慮されない。この公知の方法の場合、通常１つの空気質量センサのみが使用され、空気質量を計算するために必要な第２の情報は直接測定されるのではなく計算される。これらの値は、本発明のように異なる種類の一般的な測定エラーを補正ないしは補償するために使用されない。
【００１１】
図示されている本発明の方法ないしはそれに所属する装置では、種々の測定エラーを補償することができ、したがって、流動媒体、例えば内燃機関によって吸入された空気質量の流量を、非常に高い信頼性でもって正確に検出することができる。そのためには、図１にブロック回路として示されている実施例の場合、測定すべき空気質量流ＬＳは、２つの異なる方法に従って検出される。この２つの方法は両方とも、加熱可能なホットフィルムを含む、同一のセンサ１３によって実行される。センサ１３はこの場合、両方の測定方法に適しており、かつ空気質量流ＬＳにさらされるように構成されている。それによって、この空気質量流はセンサを冷却する。
【００１２】
ブロック１０で実行される評価方法は第１の形式の評価方法であり、センサを通流する空気質量流に放出される熱を測定することに基づいている。通流する空気質量流に放出される熱は、ホットフィルムを一定の温度に制御するために必要な電気エネルギーを測定することによって検出される。つまり、最終的に加熱電力が測定され、それによって空気質量流が検出される。
【００１３】
空気質量流の第２の検出形式ないしは第２の評価方法はブロック１２で実行され、温度プロフィールを評価することによって実行される。この場合、センサ１３のホットフィルムは、同様に一定の温度に制御される。しかし、必要とされる加熱電力は測定信号として使用されず、その代わりにホットフィルム空気質量計のダイヤフラムの縁部の温度プロフィールが測定される。したがって、空気質量計はホットフィルタおよび加熱抵抗の他に、温度依存性抵抗を少なくとも２つ有しなければならない。このようなホットフィルム空気質量計では、例えば、加熱領域の上流および下流に配置された温度依存性抵抗間の温度差が評価される。この温度依存性抵抗は、温度センサとして使用される。
【００１４】
ブロック１０、１１から送出された２つの出力信号Ｓ１およびＳ２は、共通の評価装置１２に供給される。この評価装置１２では、異なる方法に基づいて得られた２つの信号Ｓ１およびＳ２が評価され、その際に妨害作用が補償される。評価装置１２の出力信号は補正された測定信号ＫＭとして、さらなる処理のために供給される。このさらなる処理は、例えば内燃機関の制御装置内で実行され、この制御装置は、内燃機関の吸気管内を実際に通流する空気質量を表す測定信号から、内燃機関の制御に必要な制御信号を計算する。
【００１５】
図示されているこの構成は、２つの異なる方法で駆動できるセンサが設けられているか空気質量が２つの異なる方法に従って検出されるホットフィルム空気質量計である。このような構成により、空気質量流を冗長的に、加熱電力の検出および温度プロフィールの評価によって、検出することが可能になる。両測定方法は妨害作用に対して異なる反応をするため、両センサ信号を比較することにより、該当する妨害作用の種類および大きさを推定することができ、そのようにして検出された妨害作用は、信号をさらに評価する際に考慮し、それによって補償することができる。
【００１６】
センサを１つだけ使用する代わりに、２つの異なるセンサを使用することも可能である。これらのセンサはＨＦＭ２ないしはＨＦＭ５として公知である。ここでは第１のセンサは、加熱電力の測定によって空気質量流が検出されるホットフィルム空気質量計（ＨＦＭ２）であり、第２センサは、センサダイヤフラムの温度プロフィールを評価することによって空気質量流が検出されるホットフィルム空気質量計（ＨＦＭ５）である。この場合も、第１の形式の評価方法と第２の形式の評価方法が実行され、２つのセンサないしは２つのセンサ素子に対する評価方法が相互に組み合わされる。
【００１７】
本発明を空気質量流の検出に関連して説明したが、基本的に、流動媒体が加熱可能な測定素子に影響を及ぼすあらゆる場所で適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例をブロック回路図の形態で示した図である。

Claims (6)

1. 流動媒体、例えば内燃機関の吸気管内を通流する空気質量の流量を検出するための方法および／または装置であって、
   空気質量流は２つの異なる評価方法に従って検出され、２つの異なる測定結果を相互に組み合わせ、補正量を検出する形式のものにおいて、
   ２つの評価方法はそれぞれ１つの流量測定素子の出力信号を使用し、両方法は妨害作用に対して異なる反応を示し、両信号を比較することによって、発生する妨害作用の種類および／または大きさを推定することを特徴とする方法および／または装置。
2. センサはホットフィルム空気質量計であり、または２つのセンサはホットフィルム空気質量計であり、２つの評価方法は、ホットフィルムがそれぞれ一定の温度に制御されることを前提とする、請求項１記載の、流動媒体の流量を検出するための方法および／または装置。
3. 第１の評価方法では、必要な加熱電力が測定される、流動媒体の流量を検出するための方法および／または装置。
4. 第２の評価方法では、温度プロフィールが検出される、請求項１または２記載の、流動媒体の流量を検出するための方法および／または装置。
5. 流動媒体の通流方向を基準にして、加熱領域の上流および下流に配置されている温度センサ間の温度差が評価される、請求項４記載の、流動媒体の流量を検出するための方法および装置。
6. ２つの温度センサは温度に依存する抵抗であり、該抵抗はブリッジ回路内に配置されており、存在する温度差の結果として発生するブリッジ電圧が測定信号として評価される、請求項４記載の、流動媒体の流量を検出するための方法および装置。

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