KR20040010175A - 가스 흐름에 의해 환류되는 측정 요소의 세척 방법 - Google Patents

가스 흐름에 의해 환류되는 측정 요소의 세척 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얇은 벽의 박막 재료(5) 상에 배치되는 가스 흐름에 의해 환류되는 측정 요소(1)의 세척 방법에 관한 것이다. 측정 요소(1)는 진동 가능하도록 배치된 박막 재료(5) 상에 배치된 적어도 하나의 가열 가능한 요소(6, 7, 8, 10, 11)를 포함한다. 제어 장치(20) 또는 측정 요소(1)에 할당된 자체 스위치(22)를 통해 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 가능한 요소(6, 7, 8, 10, 11)에서 주기적 간격으로 통전(41, 42)이 수행되고, 이를 통해 진동이 발생된다. 선택적으로는 박막 재료(5)의 진동이 별도의 진동 발생기 또는 초음파 연결을 통해 발생된다.

Description

가스 흐름에 의해 환류되는 측정 요소의 세척 방법{METHOD FOR CLEANING OF MEASURE ELEMENT WITH PASSING FLOW GAS}
고온 박막 공기 질량 유동 측정 장치는 예를 들어 차량에서 엔진의 흡기부 및 충전 행정에서 사용된다. 연소에 필요한 공기와 연료의 질량비는 연소의 화학적 과정에 있어서 매우 중요하다. 따라서, 엔진의 흡기부/충전부에서 흡입 공기/충전 공기의 질량 유동이 결정된다. 용적 및 동압력 측정 방법 외에 공기 흐름의 질량 유동을 측정하는 방법이 사용된다.
오늘날에는, 부분적으로 열적 원리로 작동하는 마이크로 기계식 고온 박막공기 질량 유동 측정 장치가 엔진의 흡기부에 장착된다. 상기 측정 장치는 매우 소형으로 구성되어 적은 공간만을 필요로 한다. 상기의 매우 소형으로 구성된 유동 질량 측정 장치에서, 가열 저항 및 측정 저항은 실리콘으로 구성될 수 있으며 캐리어로 사용되는 칩 상에 얇은 Pt-층으로 장착된다. 상기 유형으로 구성된 유동 측정 장치에서 상기 칩 상에는 열적 차단을 위해, 기계적으로 약화된 영역이 캐리어 박막 형태로 장착된다. 상기 칩은 실리콘 웨이퍼를 잘게 절단하여 제조된다. 상기 칩은 경우에 따라서는 베어링의 구성 하에 실리콘 프레임을 포함하고, 측정 저항 및 가열 저항을 포함하는 측정 박막을 포함한다. 박막의 중심 표면 영역은 측정 요소를 나타낸다.
유동 측정 장치의 가열 저항은 하나 이상의 좁게 인접하여 장착된 가열 온도 센서와, 에지 영역에 큰 재료 강도를 갖는 SI-칩이 마련된 공기 온도 센서를 통해 조절된다. 상기 고온 박막 공기 질량 유동 측정 장치에서는 가열 흐름이 아니라, 예를 들어 두 개의 온도 센서에 의해 결정된 연소 공기와 같은 측정될 기체 매질의 온도 차이가 출력 신호로 사용된다. 온도 센서 중 하나는 흐름 위쪽에 위치하고, 다른 하나는 가열 저항의 후방에서 측정될 가스 흐름의 흐름 방향에 위치한다. 가열 흐름과는 반대로 상기 출력 변수는 선형 방법이 아닌 경우에도 유동을 올바른 신호로 반영한다.
마이크로 기계식 고온 박막 공기 질량 유동 측정 장치의 응용 시, 측정 칩은 소정의 조건 하에서 물, 먼지 입자에 의해 또는 엔진에 사용하는 경우, 엔진 오일에 의해 오염될 수 있다. 상기 오염은 센서 요소의 측정 신호에 강하게 작용하므로, 상기 측정 신호는 특정 허용 공차 영역 내에 존재하지 않고, 측정 요소 또는 전체 장치의 조기 교환이 요구될 수 있다. 흡기부에서 크랭크실 환기 장치 개구 위치와 고온 박막 공기 질량 측정 장치 위치 사이의 간격을 좁히는 엔진에 대한 제한된 구성 공간비에서는, 고온 박막 공기 질량 측정 장치의 센서 요소가 유입측의 편향 격자 및 유출 측의 오일 커패서티 격자를 통해 오염되는 것이 시도된다. 상기 방법을 통해 고온 박막 공기 질량 측정 장치의 측정 요소에 대한 내구성이 상승될 수 있으나, 상기 상승은 고온 박막 공기 질량 측정 장치의 측정 요소의 특성 곡선 드리프트를 오일 작동을 통한 오염으로 인해 완전히 제외할 수 없다.
주기적 간격으로 수행되는 가열 센서 요소의 통전에 대한 본 발명에 따라 제안된 해결 방법을 통해, 예를 들어 달라붙은 먼지 입자, 엔진 오일 침전물, 물방울 및 이와 유사한 것에 의한 유전체 오염 박막과 같이 캐리어로 사용되는 박막은 별도의 세척 장치없이 간단하게 세척될 수 있다. 박막 캐리어 상에 배치된 측정 칩 및 이로 인한 측정 칩은 가열 요소의 주기적인 통전에 의해 진동될 수 있다. 가열 흐름의 실행 시 발생되는 온도 상승으로 인해 측정 요소(저항)가 배치된 매우 얇은 박막체는 열적 팽창된다. 측정 칩 상의 박막은 매우 얇기 때문에, 내부 구조와 결합된 다양한 방법으로 상기 박막은 단 시간 팽윤될 수 있다. 박막이 상이한 온도 팽창 계수를 갖는 다수 층으로 구성됨으로써, 상기 박막은 단시간 팽윤될 수 있다. 상기 유형으로 구성된 박막에서 온도 변화는 저항 가열을 통해 즉시 부분적인 팽윤을 발생시킨다. 박막 재료는 매우 얇게 형성되어 매우 작은 열용량을 포함하기 때문에, 팽윤 및 그의 복귀가 매우 신속하게 진행되고, 통전 간격 및 1000분의 1초 범위 내의 통전 휴지에 따라 진행된다.
또한, 측정 범위 내의 측정 요소가 포함되는 박막 재료는 그 외에 기계적으로 박막 재료 및 측정 칩으로 연결될 수 있는 초음파장을 통해 진동될 수 있다. 초음파장이 센서 요소 및 그 측정 칩 및 캐리어 재료로 연결되어 세척 효과가 달성될 수 있다. 저항에 대해 박막 재료의 측정 영역 상에 장착되는 별도의 구조에 의해 상기 초음파장은 진동될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어 압전층이 적절하다.
주기적 간격으로 수행되는 가열 요소 또는 측정 칩의 상부면 상의 전체 회로 기판의 통전, 초음파장의 연결 또는 내부 발생을 통해 야기되는 측정 칩을 수납하는 박막 재료에 발생된 기계적 팽창은, 표면 법선의 방향으로 수납된 측정 저항을 포함하는 박막 재료의 가속을 발생시킨다. 상기 방향으로의 가속은 달라붙은 오염 물질을 측정 저항 영역과 같은 박막 재료로부터 분리시킨다. 마이크로 기계적인 고온 박막 공기 질량 측정 장치에서 고정된 측정 저항에 의한 박막 재료의 세척을 통해, 수명에 걸쳐 발생되는 측정 신호의 편차가 현저하게 감소된다. 박막 재료의 상부면 상의 측정 칩 오염 속도는 현저하게 감소되어 드리프트, 즉, 특성 곡선 변위에 의한 공기 질량 측정 장치의 조기 교환이 방지될 수 있다.
본 발명은 도면을 참조로 이하에서 상세하게 설명된다.
도1은 고온 박막 공기 질량 유동 측정 장치의 단면도.
도2는 고온 박막 공기 질량 측정 장치 내에 일체되고 엔진의 흡기부에 수납되는 간격을 가지고 통전될 수 있는 측정 요소의 실시예 도면.
도3은 하나 이상의 통전될 수 있는 측정 요소의 가열 요소의 통전 간격 및 통전 휴지의 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 측정 요소(박막 중앙 표면 영역)
2 : 측정 칩용 조립체 수납부
3 : 자유 영역
4 : 표면 법선
5 : 박막 재료
6 : 가열 저항
7 : 제1 가열 온도 센서(회로 기판)
8 : 제2 가열 온도 센서(회로 기판)
9 : 공기 질량 흐름(QLM)
10 : 온도 센서 흐름 상부(회로 기판)
11 : 온도 센서 흐름 하부(회로 기판)
12 : 공기 질량 센서(QLM)
s : 측정 장소
t : 온도 진행
15 : 박막 재료(5)의 제1 재료 강도
16 : 박막 재료(5)의 최적의 재료 강도
17 : 제1 베어링
18 : 제2 베어링
19 : 가속 방향
20 : 제어 장치
21 : 연결/차단 스위치
22a : 박막 재료 상의 센서 자체 스위치
22b : 사용된 센서 자체 스위치
23 : 전압 모듈레이터
24 : 주파수 모듈레이터
25 : 전압 공급
26 : 측정 칩
30 : 흡기부
31 : 고온 박막 공기 질량 측정 장치
32 : 공기 환류 측정 요소(1)
33 : 격자 구조
34 : 유입면
35 : 유출면
36 : 가열 구역
40 : 통전 간격
41 : 통전 간격 시간
42 : 차단 간격 시간
43 : 가열 흐름 강도
도1에는 마이크로 기계식 고온 박막 공기 질량 유동 측정 장치를 나타내는 측정 요소(1)가 도시된다. 측정 요소(1)는 측정 칩(26)의 표면에 장착된 박막(5)의 내부 영역이고, 측정 요소(1)의 하부면 및 측정 요소의 박막 재료(5)와 조립체 수납부(2) 사이에는 진동이 발생될 수 있는 자유 영역이 형성된다. 측정 칩(26)은 조립체 수납부(2) 내부에 배치된다. 참조 부호(4)는 박막 재료(5) 표면 상에 수직으로 연장된 표면 법선을 나타낸다. 예를 들어, 엔진용 흡입 공기 질량 흐름과 같은 화살표(12)로 표시되는 가스 흐름을 향하는 측정 요소(1)의 표면에는 가열 저항(6)이 제공된다. 가열 저항(6)에는 외부에 장착된 예를 들어 차량 배터리와 같은 전원과 연결되는 제어 장치(20)를 통해 전압이 공급될 수 있다. 측정 요소(1) 내의 가열 저항(6)의 양 측면에는 제1 가열 온도 센서(7) 및 제2 가열 온도 센서(8)가 수납된다. 흡입된 공기 온도보다 높은 약 180℃ 이상의 온도에서 유동 측정 장치가 작동될 때 가열될 수 있는 가열 온도가 약 300℃의 최대값까지 가능한 한 정확히 측정되기 위해, 제1 가열 온도 센서(7) 및 제2 가열 온도 센서(8)는 측정 요소(1)의 가열 저항(6)에 가능한 한 인접하여 배치된다. 따라서, 가열 온도는 흐름 상부로는 가열 저항(6)의 위치와 관련하여, 흐름 하부로는 측정 요소(1)의 가열 저항(6)의 위치와 관련하여 검출된다. 제1 및 제2 가열 온도 센서(7, 8)의 양측면에는 온도 센서(10, 11)가 약간 크게 할당된 간격으로 배치된다. 가열 온도 센서(7, 8) 배치와 유사하게 흐름 상부로는 가열 저항(6)의 위치와 관련하여, 흐름 하부로는 측정 요소(1)의 가열 저항(6)의 위치와 관련한 가열 온도 센서 중 하나가 배치된다. 또한, 측정 요소(1)는 측정될 공기 질량 흐름(12)을 향한 박막 재료(5)의 측면에 배치된 공기 온도 센서(9)를 포함한다.
가열 저항(6), 제1 가열 온도 센서(7) 및 제2 가열 온도 센서(8)가 수납된박막 재료(5)는 도1에 도시된 바와 같이 상이한 재료 강도로 구성될 수 있고, 그 외에 박막 재료(5, 도2 참조)는 일반적으로 균일한 제1 재료 강도(15)로도 구성될 수 있다.
가열 저항(6), 이에 인접하여 배치된 가열 온도 센서(7, 8) 및 상기 저항과 넓은 간격으로 배치된 온도 센서(10, 11)는 더 높은 제2 재료 강도(16)로 구성된 박막 재료(5) 영역 내에 수납되는 반면, 예를 들어 유전체 재료로 제조될 수 있는 박막 재료(5)는 조립체 수납부(2)의 지지면(17, 18) 사이에서 제1 재료 강도(15)를 포함하며, 상기 재료 강도는, 가열 저항(6)의 흐름 상하부와 관련하여 박막 재료(5)의 표면에 배치되는 가열 저항(6), 제1 및 제2 가열 온도 센서(7, 8) 및 온도 센서(10, 11)의 영역 내에 있는 제2 재료 강도(16)보다 현저히 작다.
박막 재료(5)의 제2 재료 강도(16)의 영역 내에 배치되는 회로 기판 요소(6, 7, 8, 10, 11)가 주기적 간격으로 통전될 때, 조립체 수납부(2)와 박막 재료(5) 사이의 자유 영역(3)에 의해 박막 재료(5)의 표면 법선(4) 방향으로 진동될 수 있다. 또한, 측정될 공기 질량 흐름(12)을 향한 측면의 박막 재료(5)의 상부면에 센서 자체 스위치(22a, 22b)가 수납될 수 있다. 박막 재료(5) 상부면에 배치된 센서 자체 스위치는 참조 부호(22a)로 표시되고, 센서 자체 스위치(22b)는 박막 재료(5)로부터 분리되어 배치될 수 있다.
주기적 간격으로 수행되는 가열 저항(6) 및 온도 센서(6, 7, 10, 11)의 통전은, 외부 전압원과 연결되고 연결/차단 스위치(21)를 포함하는 제어 장치(20)를 통해 가능하다. 주기적 간격으로 수행되는 가열 요소(6)의 통전 뿐만 아니라, 전압을 공급할 수 있는 온도 센서(7, 8, 10, 11)를 포함하는 박막 재료(5)의 표면 상에 모든 회로 기판에 걸쳐 주기적 간격으로 통전이 수행된다. 주기적 간격으로 수행되는 회로 기판 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전은 예를 들어 제어 장치(20)의 연결/차단 스위치(21)의 순차적인 연결 및 차단을 통해 수행될 수 있다. 이로써, 박막 재료(5)의 상부면에 장착되고, 전압에 의해 작동될 수 있는 요소 즉, 가열 저항(6), 가열 온도 센서(7, 8) 및 온도 센서(10, 11)는 주기적으로 변하는 전압에 의해 작동된다. 가열 저항(6), 가열 온도 센서(7, 8) 및 온도 센서(10, 11)와 같은 박막 재료(5) 상에 장착되고, 전압에 의해 작동될 수 있는 요소들은 예를 들어 스퍼터링(sputtering) 공정을 통해 장착될 수 있다.
제어 장치(20)의 연결/차단 스위치를 통해 순차적으로 수행되는 연결 및 차단 이 외에 주기적 간격으로 수행되는 증착된 회로 기판 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전은, 제어 장치(20)에 배치된 전압 모듈레이터를 통해 주기적 간격으로 수행되는 통전에 의해 수행된다. 측정 요소(1)의 상부면 상의 회로 기판 요소(6, 7, 8, 10, 11)는 제어 장치(20)를 통해 개별 또는 그룹으로 전압을 공급할 수 있으므로, 주기적 간격으로 수행되는 통전은 제2 재료 강도(16)로 구성된 박막 재료(5)의 다양한 영역에 제한되거나 또는 확장될 수 있다. 제어 장치(20) 내에 전압 모듈레이터(23) 대신에 주파수 모듈레이터(24)가 제공될 수 있고, 이를 통해 마찬가지로 주기적 간격으로 박막 재료(5)의 상부면 상의 회로 기판 요소(6, 7, 8, 10, 11)가 통전될 수 있다.
도1에서 제어 장치(20) 내에 배치된 구성 부품 즉, 전압 모듈레이터(23) 및주파수 모듈레이터(24)는 제1 베어링 및 제2 베어링 영역 내의 박막 재료(5)의 상부면 상의 센서 자체 스위치(22a, 22b) 내로 일체되거나 또는 제거되어 장착될 수 있다(도1의 위치(22b) 참조). 본 발명에 따라 제안된 방법의 실시예에서, 센서 자체 스위치(22)는 상기 스위치 내에 타이머가 일체되어 주기적 간격으로 수행되는 하나 이상의 측정 요소(1)의 구성 요소(6, 7, 8, 10, 11)가 통전되는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 측정될 공기 질량 흐름(11)을 향한 박막 재료(5)의 측면 및 이로 인한 측정 요소(1)의 상부면의 오염을 제거하도록 박막 재료(5)의 진동은 주기적으로 사전 선택될 수 있는 간격으로 발생된다.
제1 가열 온도 센서(7) 및 제2 가열 온도 센서(8)는 예를 들어 온도에 따라 변하는 옴 저항을 포함하는 측정 요소(1) 내의 회로 기판으로 구성될 수 있다. 제1 가열 온도 센서(7) 및 제2 가열 온도 센서(8)는 측정 요소(1)의 가열 저항(6)에 인접하여 배치된다. 작동, 즉 측정 요소(1)의 가열 저항(6)의 전원 공급 시 가열 저항(6)은 흡입된 공기 질량 흐름(12)의 온도를 넘어 180℃의 온도에 도달한다. 가열 저항(6)의 최고 온도는 약 300℃에 달한다. 주기적 간격으로 수행되는 온도에 따른 옴 저항에 의한 다수 또는 모든 회로 기판으로 구성된 구성 요소의 통전은 매우 얇은 제1 재료 강도(15)의 측정 요소(1)의 양 측면 영역에서 구성된 박막 재료(5)의 열 팽창에 의해 달성될 수 있다. 적층된 박막 재료(5)의 상부 구조물 내에서 상이한 열 팽창 계수에 의해, 박막 상부면과 여기에 배치된 통전 가능한 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11) 사이에서 박막 하부면에 비해 부분적인 팽윤 변화가 가능하다. 이로 인해, 박막 재료(5)의 팽윤 및 진동이 표면 법선(4) 방향으로 설정된다.온도에 따른 옴 저항을 포함하는 회로 기판으로 구성된 하나 이상의 구성 요소(6, 7, 8, 10, 11)에 전압 공급이 차단될 때, 팽윤은 즉시 재복귀된다. 매우 얇은 재료 강도(15)를 포함하는 영역 내의 박막 재료(5)는 적은 열 용량을 포함하므로, 박막 재료(5)의 진동은 표면 법선(4) 방향으로 매우 신속하게 즉, 1000분의 1초 내의 범위부터 연장된다. 이로써, 참조 부호(19)로 도시된 가속은 박막 재료(5)의 상부면에 도달되는 표면 법선(5) 방향으로 달성된다.
주기적 간격으로 수행되는 가열 저항(6) 및 하나 이상의 온도에 따른 옴 저항을 포함하는 회로 기판으로 구성된 구성 요소(7, 8, 10, 11)의 통전으로 인해, 재료 강도(15)의 범위 내의 박막 재료(5)에서 주기적인 진동이 설정된다. 박막 재료(5) 상의 표면 법선(4) 방향으로 설정된 가속(19)으로 인해, 박막 재료(5)의 진동은 오염 물질을 분리시킨다. 박막 재료(5)의 진동을 통해 달라붙은 오염 입자 및 엔진 오일 침전물 또는 물방울이 제거될 수 있고, 측정 요소(1)를 통과하는 공기 질량 흐름(12)을 통해 인출될 수 있다.
다른 실시예에서, 온도에 따른 옴 저항을 포함하는 회로 기판으로 구성된 온도 센서(7, 8, 10, 11)의 완전한 가열과 센서 자체 스위치(22)를 통한 가열 저항(6)의 전압 공급은 초기화될 수 있다. 센서 자체 스위치(22)는 제어 장치 추적에서 즉, 엔진의 정지 후 그리고 흡기부에서 정지 시점에 개시되는 냉각 단계 후에 작동된다. 상기 센서 자체 스위치(22a, 22b)는 별도의 스위치 공간 내의 공기 질량 측정 장치에 장착될 수 있고, 가열 장치를 작동시키고, 엔진 작동 중 공기 질량 흐름 신호와 일치하는 온도 차이 신호를 강화하는데 사용된다. 엔진 정지 후에조합된 중앙 점화 및 분사 제어 장치는 여전히 작동되고, 다양한 과제를 수행한다. 이를 위해, 정지 후 소정의 시간 동안 점화 차단 장치는 계속 작동된다. 상기 시간은 수 초에서 수 분까지 연장될 수 있다. 공기 질량 측정 장치는 마찬가지로 엔진 제어 장치에 의해 초기화되는 상기 시간 동안 작동될 수 있고, 세척 모드 내에서 내부 세척 스위치가 작동될 수 있다.
이미 언급된 바와 같이 전압 공급의 주기성은 전압 모듈레이터(23)를 통해 제어 장치(20) 및 센서 자체 스위치(22) 내에서 발생될 수 있다. 전압 공급의 주기성은 마찬가지로 제어 장치(20) 및 센서 자체 스위치(22) 내에 수납된 주파수 모듈레이터(24)를 통해 달성될 수 있다. 상기 두 보충 가능성은 모두 주기적 간격으로 수행되는 가열 저항(6) 및 온도에 따르는 옴 저항을 포함하는 재료로 구성된 회로 기판으로 제조되는 온도 측정 요소(7, 8, 10)의 통전을 통해 1000분의 1 범위 내에서 온도 급변이 가능하다. 이와 같은 방법으로 달성되는 박막 재료(5) 내, 특히 얇은 제1 재료 강도(15)로 구성되는 범위 내의 온도 급변으로 인해, 수백 헤르츠의 박막 재료(5)의 발생 주파수가 달성될 수 있다. 특히, 1000분의 1초 범위 내에 있는 온도 급변이 달성되고, 즉, 박막 재료(5)의 진동이 이에 도달되는 표면 법선(4)의 방향으로 주기적 간격으로 수행되는 통전 시 얇은 박막 재료(5)가 진동 상태에서 원래 상태로 복귀되는 것과 마찬가지로 수행된다. 박막을 방해하는 큰 진동 진폭은 약 200 kHz의 박막 재료(5)의 공명 진동수 영역 내에 존재한다.
주기적 간격으로 수행되는 가열 저항(6) 및 온도에 따른 옴 저항을 포함하는 회로 기판으로 구성된 온도 센서(7, 8, 10, 11)의 통전의 응용 하에서 본 발명에따라 제안된 세척 방법을 통해, 측정 요소가 엔진의 흡기부에서 사용되는 경우, 측정 요소(1)의 먼지 입자, 엔진 오일 침전물 및 물방울의 세척이 달성될 수 있다. 이와 같은 방법으로 수행된 세척을 통해 측정 신호의 편차가 현저히 감소하는 것이 공기 질량 측정 장치의 수명에 걸쳐 제공될 수 있다. 본 발명에 따라 제안된 방법을 사용하여 오염 속도는 현저하게 줄어들기 때문에, 공기 질량 측정 장치의 조기 교환이 방지될 수 있다.
도2에는 고온 박막 공기 질량 측정 장치 내에 일체되어 엔진의 흡기부에 수납되는 통전 가능한 측정 요소의 실시예가 도시된다.
엔진의 흡기부(30)는 도2에 따른 도면에서 흡입관의 단면을 통해 개략적으로 도시된다. 상기 도면에서는 센서 자체 스위치(22)를 갖는 일체된 제어 장치(20)를 포함하는 고온 박막 공기 질량 측정 장치(31)가 수납된다. 제어 장치(20)의 하단부에는 측정 요소(1)가 수납되는 조립체 수납부(2)가 수납된다. 측정 요소(1)가 환류하는 흡입 공기 흐름은 참조 부호(32)로 표시된다.
여기에 원형으로 도시된 흡기부(30)의 유입면(34)에는 격자 구조가 수납된다. 여기에 도시되지 않은 원형으로 구성된 흡기부의 유출면의 단면(35)에는 마찬가지로 격자 구조(33)에 상응하는 장착 요소가 흡기부(30)의 유동 단면으로 통과될 수 있다.
도2에 도시된 대체로 원형으로 구성된 엔진의 흡기부(30) 도면의 상부에는 크게 확대된 측정 요소(1)가 도시된다. 참조 부호(36)는 제1 가열 온도 센서(7)와 다른 가열 온도 센서(8) 사이에 위치한 가열 구역을 나타낸다. 공기 질량흐름(QLM)의 흐름 방향과 관련하여 바람직하게는 센서 요소에 회로 기판으로 구성되는 제1 가열 요소 센서(7)가 흐름 방향과 관련하여 흐름 상부에 위치되고, 반면에 마찬가지로 회로 기판으로 구성된 제2 가열 온도 센서(8)는 가열 구역(36)의 흐름 하부에 위치된다. 회로 기판으로 구성된 제1 및 제2 가열 온도 센서(7, 8) 및 가열 저항이 배치되는 박막 재료(5)는 감소된 재료 강도, 자유 영역(3)에 제한된 통전 가능한 구성 요소 영역 내에 구성된다. 반면에, 제1 베어링(17) 및 제2 베어링(18)에서 박막 재료(5)는 높은 재료 강도를 포함한다. 제1 온도 센서(7)에 의해 측정 가능한 온도는 T1으로 표시되고, 가열 저항(6)의 흐름 하부에 배치된 제2 가열 온도 센서(8)에 의해 측정 가능한 온도는 T2로 표시된다.
도3에는 측정 요소 내에 구성된 하나 이상의 가열 요소의 통전 간격 및 통전 휴지가 도시된다.
통전 진행은 시간축에 걸쳐 도시된다. 측정 요소(1)의 가열 저항(6)의 통전은 지속 시간(41)을 포함하는 통전 간격(40) 중에 수행된다. 통전 단계(40) 중의 가열 저항(6)의 가열 시간은 예를 들어 40000분의 1초이다. 통전 단계(40)는 바람직하게는 통전 시간(41)의 두배 시간을 포함하는 통전 단계와 연결된다. 통전 휴지의 지속 시간은 참조 부호(42)로 시간축에 도시된다. 대략 통전 단계(40) 지속 시간(41)의 두배 값과 일치하는 차단 간격(42)에는 약 40000분의 1초의 시간(41)의 통전 간격(40)이 다시 연결된다. 그 후 다시 두배 시간(42)의 차단 간격이 뒤따르고, 통전 간격 시간(41)과 비교된다. 통전 간격(40), 즉 측정 요소(1)의 가열 저항(6)이 통전되는 동안, 참조 부호(43)로 표시되는 통전 레벨이 처리된다. 상기 레벨은 모든 통전 단계(40)에 걸쳐 동일하게 제공된다.
단 시간 간격을 가지는 측정 요소(1)의 가열 저항(6)의 통전(41, 42)은 가열 구역(36) 내에서 약 180℃의 외부 보다 온도 초과를 발생시킨다. 이로써, 바이패스 도관을 통과하는 공기 흐름(12)의 온도 적층이 달성된다. 이로써, 공기 내에 존재하는 오일 방울 및 공기 내에 존재하는 오일 미스트가 간격을 가지고 통전되는 가열 저항(6)에 의해 운반되거나 또는 측정 요소(1) 전방에서 증발된다. 이로써, 지금까지는 고온 박막 공기 질량 센서에서 엔진의 차단 시 작동된 제어 장치 추적을 통해 1 내지 30분 동안 수행되었지만, 측정 요소(1)의 표면 상의 공기 내에 존재하는 오일 입자의 흡입은 통상적으로 길게 중단되지 않는 가열 저항(6)의 통전 시 방지된다. 통전 가능한 가열 저항(6)에 인접한 긴 통전 시 좌우로 설정되는 볼록 와류는 주기적 간격으로 수행되는 가열 저항(6)의 통전(41, 42) 시 반대로 발생하지 않는다. 지속적으로 긴 통전 시 설정되는 볼록 와류로 인해 측정 요소(1) 표면의 오염이 더 촉진된다. 측정 요소(1)의 가열 구역(36) 내에서 간격을 가지고 수행된 가열 저항(6)의 통전(41, 42)은 공기로부터 오일 방울이 완전히 응축될 때까지 10분 동안 엔진의 차단에 의해 직접 개시되어 수행된다. 차단 간격(42)의 길이는 가열 저항(6)의 냉각 시간으로부터 제공되고, 이로써 상기 시간으로부터 사전의 통전 단계(40)가 공기 중에 포함된 오일 방울을 더 이상 가열 저항(6) 및 측정 요소(1)의 표면으로부터 멀리할 수 없다. 차단 간격의 지속 시간(42)은 통전 단계(40) 사이에서 대략 통전 단계(40)의 지속 시간(41)의 두배값에 상응한다.
본 발명에 따라 제안된 방법을 통해 적은 비용으로 오일 또는 다른 흡입 공기 내에 운반되는 입자에 의한 측정 요소(1)의 표면 오염은 엔진의 정지 단계 중에 차단될 수 있다. 이로써, 공기 질량 흐름(12, QLM)을 향한 측정 요소(1)의 표면 오염으로 인한 신뢰성 없는 측정 요소(1)의 특성 곡선 드리프트가 방지된다.
본 발명에 따르면, 박막 재료의 측정 요소가 통전되어 가속되고, 이로써 오염 물질을 분리시켜 오염 속도를 감소시킴으로써 공기 질량 측정 장치의 조기 교환을 방지할 수 있다.

Claims (16)

  1. 엔진의 흡기부(30)에 수납되고, 얇은 박막 재료(5) 상에 수납되고, 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)를 포함하고, 박막 재료(5)가 진동될 수 있도록 배치되는, 가스 흐름(12)에 의해 환류되는 측정 요소의 세척 방법에 있어서,
    측정 요소(1)에 부속된 자체 스위치(22) 또는 제어 장치(20)를 통해, 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 가능한 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전(41, 42)이 주기적 간격으로 수행되거나, 또는 별도의 진동 발생기 또는 초음파 연결을 통해 박막 재료(5)가 진동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전(41, 42)은 제어 장치(20)의 연결/차단 스위치(21)를 통해 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 모든 통전 가능한 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전(41, 42)은 제어 장치(20)의 연결/차단 스위치(21)를 통해 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전(41, 42)은 부분적으로 상이한 박막 재료(5)의열 팽창 계수에 의한 내부 열 팽창 특성으로 인해, 표면 법선(4) 방향으로 박막 재료(5) 상으로 가속(19)을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 제어 장치 추적에서 센서 자체 스위치(22a, 22b)는 엔진의 차단 후에 작동되고, 그 시간 동안 박막 재료(5)의 세척에 고려되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 센서 자체 스위치(22)를 통해 주기적 간격으로 수행되는 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전(41, 42) 작동은 사전 설정 가능한 시간 간격으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 제어 장치(20) 내에서 주기적 간격으로 수행되는 통전(41, 42)은 전압 모듈레이터(23)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 통전(41, 42)은 측정 요소(1)의 센서 자체 스위치(22)에 배치된 전압 모듈레이터(23)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 제어 장치(20) 내에서 주기적 간격으로 수행되는 통전(41, 42)은 주파수 발생기(24)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 통전(41, 42)은 센서 자체 스위치(22) 내에 일체된 주파수 발생기(24)를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 주기적 간격으로 수행되는 적어도 하나의 가열 가능한 요소(6, 7, 8, 10, 11) 또는 모든 측정 요소(1)의 회로 기판의 통전(41, 42)은 측정 요소(1) 내에 수납되는 박막 재료(5)의 온도 급변을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 시간 간격에서 적은 ms로 발생하는 온도 급변은 수백 kHz의 박막 재료(5)의 주파수를 가능케 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 시간 간격에서 적은 ms로 발생하는 박막 재료(5) 내의 온도 급변은 200 kHz의 공명 진동수에서 최대 진동 진폭을 발생시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전 간격(40)은 일정한 가열 흐름 레벨(43)로 수행되고, 제1 시간(41)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 측정 요소(1)의 적어도 하나의 가열 요소(6, 7, 8, 10, 11)의 통전 간격(40)은 차단 간격을 통해 중단되고, 상기 차단 간격(42)의 지속 시간은 통전 간격(40)의 지속 시간(41)을 초과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 측정 요소(1)의 가열 구역(36) 내의 온도는 180℃의 외부 온도보다 초과되는 것을 특징으로 하는 방법.
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