WO2019057429A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines heizelements zum beheizen eines sensorelements eines luftmassensensors für ein fahrzeug und luftmassensensorsystem für ein fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines heizelements zum beheizen eines sensorelements eines luftmassensensors für ein fahrzeug und luftmassensensorsystem für ein fahrzeug Download PDF

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air mass
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heating
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Michael Horstbrink
Bastian Bodenberger
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Robert Bosch Gmbh
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    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • An air mass meter may be an air filter in an air system of a
  • a method for controlling a heating element for heating a sensor element of an air mass sensor for a vehicle comprising the steps of: comparing a measured value, which is measured by the sensor element
  • Air mass flow represents, with a comparison value, the one
  • a heating element for example, a chip heating, for example in the form of a resistance heating, are understood.
  • a chip heating for example in the form of a resistance heating
  • Sensor element can be understood, for example, a micromechanical sensor element for measuring an air mass flow.
  • Air mass sensor can be understood, for example, a placed in the intake system of a diesel or gasoline engine of the vehicle hot-film or hot-wire air mass meter.
  • the comparison value can be a fixed value or one, for example, depending on the presence of certain
  • Environmental conditions such as temperature, humidity or pressure represent variable value.
  • the approach presented here is based on the finding that a sensor element of an air mass sensor of a vehicle can be protected against contamination such as oil condensate or dew without the aid of external control or activation of countermeasures by continuously comparing an air mass flow measured by the sensor element with a threshold value Falling below the threshold, a heating element is activated to heat the sensor element.
  • contamination such as oil condensate or dew
  • a heating element is activated to heat the sensor element.
  • Communication lines for an external control by a control device of the vehicle advantageously omitted.
  • Chip heating has the advantage that critical operating conditions regarding contamination by an appropriate algorithm early and can be reliably detected.
  • Switching signal are generated when it is found in the comparison that the measured value is smaller than the comparison value.
  • the turn-on signal can be generated in the step of generating, if results in the comparison, that the measured value is smaller than the at least for a predetermined minimum duration
  • Comparative value is.
  • the minimum duration may be between 10 and 200 milliseconds.
  • Sensor element are interrupted, whereby erroneous measurement results can be avoided.
  • a periodic monitoring of the air mass is conceivable.
  • the sensor element is switched on at suitable intervals.
  • a heater switch-off signal for switching off the heating element can be generated if the comparison shows that the measured value is greater than the comparison value.
  • the heating element can be switched on and off automatically depending on the measured air mass flow.
  • the sensor signal can be low-pass filtered.
  • the measured value can be determined on the basis of an averaging, a standard deviation or a maximum of the sensor signal or also using a combination of at least two of the named calculation methods.
  • the measured value and / or a further measured value are compared with at least one further comparison value which represents a different measured variable than the comparison value.
  • the turn-on signal may be dependent on a result of comparing the measured value with the other one
  • Comparison value can be generated. This can reduce the reliability of the
  • a further measured value can be understood as a measured value relating to the sensor element temperature.
  • the sensor temperature sensor (Rlf), the pressure sensor or even the temperature sensor (NTC) can also deliver the measured value depending on the HFM.
  • the measured value is compared with a value representing an air pressure as the further comparison value. This allows the highest possible reliability of the measured value.
  • a pressure signal monitoring may also indicate a change in the air mass flow, which is particularly favorable as a prerequisite fast sampling and a sufficient resolution of the pressure sensor signal.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • the approach presented here also provides a device which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
  • the device may comprise at least one computing unit for processing signals or data, at least one memory unit for storing signals or data, at least one interface to a sensor or an actuator for reading sensor signals from the sensor or for outputting data or control signals to the sensor Actuator and / or at least one
  • the arithmetic unit may be, for example, a signal processor, a microcontroller or the like, wherein the memory unit is a flash memory, an EPROM or a
  • the magnetic storage unit can be.
  • the communication interface can be designed to read or output data wirelessly and / or by line, wherein a communication interface that can read or output line-bound data, for example, electrically or optically read this data from a corresponding data transmission line or output in a corresponding data transmission line.
  • a device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the device may have an interface, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains a wide variety of functions of the device.
  • the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • the device is used to control the vehicle.
  • the device can access, for example, sensor signals such as acceleration, pressure, steering angle or environmental sensor signals.
  • the control takes place via actuators such as brake or steering actuators or an engine control unit of the vehicle.
  • the approach presented here also provides an air mass sensor system for a vehicle, the air mass sensor system having the following features: an air mass sensor with a sensor element for measuring a
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle air system with an air mass sensor according to an embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of an air mass sensor from FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a sensor element from FIG. 2; FIG.
  • Fig. 4 is a schematic representation of a device according to a
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle air system 100 an air mass sensor 102 according to an exemplary embodiment.
  • Vehicle air system 100 includes an air filter 104 through which air enters Vehicle air system 100 is sucked.
  • the air mass sensor 102 realized here by way of example as a hot-film air mass meter, is connected downstream of the air filter 104 and designed to detect an air mass flow taken in via the air filter 104.
  • the air mass flow is compressed via a compressor of a variable turbine geometry supercharger 106 and from there into a charge air cooler 108.
  • the charge air cooler 108 is connected on the output side to an air inlet of an engine 110 of the vehicle.
  • Throttle 112 is configured to control the mass air flow exiting the charge air cooler 108.
  • An air outlet of the engine 110 is connected via an exhaust gas recirculation cooler 114 with downstream
  • Exhaust gas recirculation valve 116 can be coupled to the air inlet.
  • the exhaust gases expelled from the engine 110 return to the variable turbine geometry supercharger 106 where they drive a turbine which sits on the same shaft as the compressor and thus drives it.
  • Another exhaust gas recirculation cooler 118 with a further downstream exhaust gas recirculation valve 120 serves for
  • Exhaust gas recirculation between a turbine side and a compressor side of the variable turbine geometry supercharger 106 A non-recirculated portion of the exhaust gases passes via an exhaust flap 122 into an exhaust system 124 of the vehicle.
  • the air mass sensor 102 is part of an air mass sensor system 126 having a device 128 which is coupled to the air mass sensor 102 to receive and at a sensor signal 130 generated by the air mass sensor 102, which represents an air mass flow measured by an example micromechanical sensor element of the air mass sensor 102
  • the device 128 Use of the sensor signal 130 to compare the measured air mass flow with a predetermined minimum air mass flow. If the measured air mass flow falls below the minimum air mass flow, then the device 128 generates a switch-on signal 132 for switching on a chip heater, by means of which the sensor element can be heated to prevent condensation.
  • the device 128 serves to identify the critical operating conditions for contamination of the sensor element and the chip heating
  • Critical operating conditions prevail mainly in Abstellfall the engine 110 or when no air is sucked through the air filter system in the direction of the combustion chamber of the engine 110.
  • In this case can be harmful gases such as oil mist from a crankcase ventilation, also called blow-by, or from the exhaust gas recirculation introduction to
  • the condensation of oil mist on the sensor element can by automatically heating the
  • the device 128 is designed, for example, to activate the chip heating with the engine switched off or with no air mass flow present.
  • the device 128 is, for example, a control device of the vehicle.
  • the critical operating conditions are characterized by a very low or non-existent air mass flow. As soon as the measured
  • Air mass measurement When the air mass measurement is switched off at the same time, the air mass flow is monitored periodically, for example, by means of the sensor element.
  • Air mass measured data sent such as to a control unit of the vehicle.
  • a recognition algorithm executed by means of the device 128 has the following sequence.
  • Air mass sensor 102 to a corresponding pressure sensor.
  • Criteria for turning off the chip heater are for example a
  • Time control d. H. after a fixed time has elapsed.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an air mass sensor 102 from FIG. 1.
  • the air mass sensor 102 is implemented as a plug-in sensor and comprises a sensor housing 200 with a bypass channel 202 for conducting air to a micromechanical sensor element 204 for detecting the air mass flow and an electronic module 206 for the signal processing.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a sensor element 204 of an air mass sensor from FIG. 2. Shown are a heating element 300 which is thermally coupled to the sensor element 204 and acts as a chip heater for heating the sensor element 204, for example to prevent oil condensate on the sensor element 204 Temperature sensor 302 for detecting the temperature of the sensor element 204 and a sensor diaphragm 304 of the sensor element 204th
  • the device 128 comprises a comparison unit 410 for comparing a value determined using the sensor signal 130 and the measured value representing the air mass flow measured by the sensor element with a comparison value which corresponds to the predetermined value
  • the comparison unit 410 provides a result value 412 representing a result of the comparison, which is generated by a generation unit 420 of the device 128 for generating the
  • Power-on signal 132 is processed.
  • FIG. 5 shows a flowchart of a method 500 according to a
  • the method 500 for controlling a heating element for heating a sensor element of an air mass sensor for a vehicle can be carried out, for example, by a device described above with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the measured value representing the air mass flow measured by the sensor element is compared with the comparison value in a step 510.
  • Produced heating element in particular if it was determined in step 510 that the measured value represents a lower air mass flow than the comparison value.
  • the steps 510, 520 may be performed continuously while the vehicle is running or stopped.
  • an exemplary embodiment comprises an "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first feature or only the second feature.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Heizelements zum Beheizen eines Sensorelements eines Luftmassensensors(102) für ein Fahrzeug. Bei dem Verfahren werden ein Messwert, der einen von dem Sensorelement gemessenen Luftmassenstrom repräsentiert, und ein Vergleichswert, der einen vorgegebenen Mindestluftmassenstrom repräsentiert, miteinander verglichen. Abhängig von einem Ergebnis des Vergleichens wird in einem weiteren Schritt ein Einschaltsignal(132) zum Einschalten des Heizelements erzeugt.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Steuern eines Heizelements zum Beheizen eines Sensorelements eines Luftmassensensors für ein Fahrzeug und
Luftmassensensorsystem für ein Fahrzeug
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
Ein Luftmassenmesser kann einem Luftfilter in einem Luftsystem eines
Fahrzeugs nachgeschaltet sein, um eine genaue Bestimmung eines
Luftmassenstroms vorzunehmen. Als Messelemente werden üblicherweise mikromechanische, siliziumbasierte Sensorelemente verwendet. In bestimmten Betriebszuständen kann es dazu kommen, dass sich Ölkondensat auf dem Sensorelement bildet, was zu Fehlmessungen führen kann. Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Steuern eines Heizelements zum Beheizen eines Sensorelements eines Luftmassensensors für ein Fahrzeug, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein Luftmassensensorsystem für ein Fahrzeug sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den
Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Es wird ein Verfahren zum Steuern eines Heizelements zum Beheizen eines Sensorelements eines Luftmassensensors für ein Fahrzeug vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Vergleichen eines Messwerts, der einen von dem Sensorelement gemessenen
Luftmassenstrom repräsentiert, mit einem Vergleichswert, der einen
vorgegebenen Mindestluftmassenstrom repräsentiert; und
Erzeugen eines Einschaltsignals zum Einschalten des Heizelements abhängig von einem Ergebnis des Vergleichens.
Unter einem Heizelement kann beispielsweise eine Chipheizung, beispielsweise in Form einer Widerstandsheizung, verstanden werden. Unter einem
Sensorelement kann beispielsweise ein mikromechanisches Sensorelement zum Messen eines Luftmassenstroms verstanden werden. Unter einem
Luftmassensensor kann beispielsweise ein im Ansaugsystem eines Diesel- oder Ottomotors des Fahrzeugs platzierter Heißfilm- oder Hitzdrahtluftmassenmesser verstanden werden. Der Vergleichswert kann einen fest vorgegebenen Wert oder einen beispielsweise in Abhängigkeit vom Vorhandensein bestimmter
Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchte oder -druck variierbaren Wert repräsentieren.
Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Sensorelement eines Luftmassensensors eines Fahrzeugs ohne Zuhilfenahme einer externen Steuerung oder Aktivierung von Gegenmaßnahmen vor Kontamination wie etwa Ölkondensat oder Tau geschützt werden kann, indem ein vom Sensorelement gemessener Luftmassenstrom kontinuierlich mit einem Schwellenwert verglichen wird und bei Unterschreiten des Schwellenwerts ein Heizelement zum Beheizen des Sensorelements aktiviert wird. Somit kann die Bildung von Kondensat am Sensorelement frühzeitig verhindert werden. Dabei können zusätzliche
Kommunikationsleitungen für eine externe Steuerung durch ein Steuergerät des Fahrzeugs vorteilhafterweise entfallen.
Ein derartiger Kontaminationsschutz insbesondere mikromechanischer
Sensorelemente mittels einer automatisiert ansteuerbaren integrierten
Chipheizung bietet den Vorteil, dass kritische Betriebszustände bezüglich Kontamination durch einen entsprechenden Algorithmus frühzeitig und zuverlässig erkannt werden können. Durch eine entsprechend frühzeitige
Aktivierung einer Schutzfunktion, durch die das Sensorelement erwärmt wird, können Messfehler bei der Luftmassenstrommessung wirksam verhindert werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Erzeugens das
Einschaltsignal erzeugt werden, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Messwert kleiner als der Vergleichswert ist. Dadurch kann die Gefahr einer möglichen Kontamination des Sensorelements durch Ölnebel, der beispielsweise durch Belüftung eines Kurbelgehäuses des Fahrzeugs zum Luftmassensensor gelangen kann, deutlich verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Schritt des Erzeugens das Einschaltsignal erzeugt werden, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Messwert zumindest für eine vorgegebene Mindestdauer kleiner als der
Vergleichswert ist. Beispielsweise kann die Mindestdauer zwischen 10 und 200 Millisekunden liegen. Dadurch kann ein unnötiges Einschalten des Heizelements, beispielsweise infolge eines kurzzeitigen Unterschreitens des Schwellenwerts, verhindert werden, was die Effizienz des Verfahrens erhöht.
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Erzeugens ein Sensorausschaltsignal zum Ausschalten des Sensorelements erzeugt wird, wenn das Einschaltsignal erzeugt wird. Dadurch kann die Luftmassenmessung beim Erwärmen des
Sensorelements unterbrochen werden, womit fehlerhafte Messergebnisse vermieden werden können. Speziell ist eine periodische Überwachung der Luftmasse denkbar. Allerdings sollte in diesem Fall dann sichergestellt sein, dass in passenden Abständen das Sensorelement eingeschaltet wird.
Des Weiteren kann im Schritt des Erzeugens ein Heizungsausschaltsignal zum Ausschalten des Heizelements erzeugt werden, wenn sich beim Vergleichen ergibt, dass der Messwert größer als der Vergleichswert ist. Dadurch kann das Heizelement abhängig vom gemessenen Luftmassenstrom automatisch ein- und ausgeschaltet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann in einem Schritt des Aufbereitens ein von dem Sensorelement erzeugtes und den Luftmassenstrom
repräsentierendes Sensorsignal aufbereitet werden, um den Messwert zu erhalten. Dabei kann das Sensorsignal tiefpassgefiltert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Messwert anhand einer Mittelung, einer Standardabweichung oder eines Maximums des Sensorsignals oder auch anhand einer Kombination aus zumindest zwei der genannten Berechnungsmethoden ermittelt werden. Durch diese Ausführungsform kann eine hohe Robustheit des Verfahrens sichergestellt werden.
Von Vorteil ist auch, wenn im Schritt des Vergleichens der Messwert und/oder ein weitere Messwert mit zumindest einem weiteren Vergleichswert, der eine andere Messgröße als der Vergleichswert repräsentiert, verglichen wird.
Dementsprechend kann im Schritt des Erzeugens das Einschaltsignal abhängig von einem Ergebnis des Vergleichens des Messwerts mit dem weiteren
Vergleichswert erzeugt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des
Verfahrens weiter erhöht werden. Als weiterer Messwert kann beispielsweise ein die Sensorelementtemperatur betreffenden Messwert verstanden werden.
Beispielsweise kann auch abhängig vom HFM der Sensortemperaturfühler (Rlf), der Drucksensor oder auch der Temperaturfühler (NTC) den Messwert liefern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Schritt des Vergleichens der Messwert mit einem einen Luftdruck repräsentierenden Wert als dem weiteren Vergleichswert verglichen wird. Dadurch kann eine größtmögliche Zuverlässigkeit des
Verfahrens gewährleistet werden. Speziell kann eine Drucksignalüberwachung ebenfalls auf eine Änderung der Luftmassenströmung hindeuten, wobei hier speziell als Voraussetzung eine schnelle Abtastung sowie eine ausreichende Auflösung des Drucksensorsignals günstig ist.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware, beispielsweise in einem Steuergerät, implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in
entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine
Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine
magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch die Vorrichtung eine Steuerung des Fahrzeugs. Hierzu kann die Vorrichtung beispielsweise auf Sensorsignale wie Beschleunigungs-, Druck-, Lenkwinkel- oder Umfeldsensorsignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie Brems- oder Lenkaktoren oder ein Motorsteuergerät des Fahrzeugs.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Luftmassensensorsystem für ein Fahrzeug, wobei das Luftmassensensorsystem folgende Merkmale aufweist: einen Luftmassensensor mit einem Sensorelement zum Messen eines
Luftmassenstroms und einem Heizelement zum Beheizen des Sensorelements; und eine Vorrichtung gemäß einer vorstehenden Ausführungsform.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugluftsystems mit einem Luftmassensensor gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Luftmassensensors aus Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Sensorelements aus Fig. 2;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel; und
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem
Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugluftsystems 100 einem Luftmassensensor 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das
Fahrzeugluftsystem 100 umfasst einen Luftfilter 104, durch den Luft in das Fahrzeugluftsystem 100 eingesaugt wird. Der Luftmassensensor 102, hier beispielhaft als Heißfilmluftmassenmesser realisiert, ist dem Luftfilter 104 nachgeschaltet und ausgebildet, um einen über den Luftfilter 104 eingesaugten Luftmassenstrom zu erfassen. Der Luftmassenstrom wird über einen Verdichter eines Variable-Turbinengeometrie-Laders 106 verdichtet und gelangt von dort in einen Ladeluftluftkühler 108. Der Ladeluftluftkühler 108 ist ausgangsseitig mit einem Lufteinlass eines Motors 110 des Fahrzeugs verbunden. Eine
Drosselklappe 112 ist ausgebildet, um den aus dem Ladeluftluftkühler 108 ausströmenden Luftmassenstrom zu steuern. Ein Luftauslass des Motors 110 ist über einen Abgasrückführungskühler 114 mit nachgeschaltetem
Abgasrückführungsventil 116 mit dem Lufteinlass koppelbar. Die vom Motor 110 ausgestoßenen Abgase gelangen zurück zum Variable-Turbinengeometrie- Laders 106, wo sie eine Turbine antreiben, die auf der gleichen Welle wie der Verdichter sitzt und diesen somit antreibt. Ein weiterer Abgasrückführungskühler 118 mit nachgeschaltetem weiterem Abgasrückführungsventil 120 dient zur
Abgasrückführung zwischen einer Turbinenseite und einer Verdichterseite des Variable-Turbinengeometrie-Laders 106. Ein nicht rückgeführter Anteil der Abgase gelangt über eine Abgasklappe 122 in eine Auspuffanlage 124 des Fahrzeugs.
Der Luftmassensensor 102 ist Teil eines Luftmassensensorsystems 126 mit einer Vorrichtung 128, die mit dem Luftmassensensor 102 gekoppelt ist, um ein vom Luftmassensensor 102 erzeugtes Sensorsignal 130, das einen von einem beispielsweise mikromechanischen Sensorelement des Luftmassensensors 102 gemessenen Luftmassenstrom repräsentiert, zu empfangen und unter
Verwendung des Sensorsignals 130 den gemessenen Luftmassenstrom mit einem vorgegebenen Mindestluftmassenstrom zu vergleichen. Unterschreitet der gemessene Luftmassenstrom den Mindestluftmassenstrom, so erzeugt die Vorrichtung 128 ein Einschaltsignal 132 zum Einschalten einer Chipheizung, durch die das Sensorelement zur Vermeidung von Kondensatbildung erwärmt werden kann.
Die Vorrichtung 128 dient dazu, die für eine Kontamination des Sensorelements kritischen Betriebsbedingungen zu identifizieren und die Chipheizung
automatisiert zu aktivieren. Kritische Betriebsbedingungen herrschen vorwiegend im Abstellfall des Motors 110 oder wenn keine Luft durch das Luftfiltersystem in Richtung des Brennraums des Motors 110 angesaugt wird. In diesem Fall können schädliche Gase wie etwa Ölnebel aus einer Kurbelgehäuselüftung, auch Blow-By genannt, oder aus der Abgasrückführungseinleitung zum
Sensorelement gelangen und dieses kontaminieren. Die Kondensation von Ölnebel am Sensorelement kann durch automatisches Erwärmen des
Sensorelements bei erkanntem niedrigem oder nicht vorhandenem (etwa bei abgestelltem Motor) Luftmassenstrom wirksam verhindert werden.
Dementsprechend ist die Vorrichtung 128 beispielsweise ausgebildet, um die Chipheizung bei abgestelltem Motor oder nicht vorhandenem Luftmassenstrom zu aktivieren. Bei der Vorrichtung 128 handelt es sich beispielsweise um ein Steuergerät des Fahrzeugs.
Die kritischen Betriebsbedingungen zeichnen sich durch einen sehr geringen oder nicht vorhandenen Luftmassenstrom aus. Sobald der gemessene
Luftmassenstrom eine zuvor definierte Luftmassenschwelle, insbesondere für eine definierte Mindestdauer, unterschreitet, schaltet die Vorrichtung 128 die Chipheizung ein. Je nach Ausführungsbeispiel erfolgt die Aktivierung der Chipheizung hierbei entweder ohne oder mit Abschaltung der
Luftmassenmessung. Bei gleichzeitiger Abschaltung der Luftmassenmessung wird der Luftmassenstrom beispielsweise periodisch mittels des Sensorelements überwacht.
Optional wird bei Aktivierung der Chipheizung eine entsprechende
Aktivierungsinformation erzeugt und an einen Empfänger der
Luftmassenmessdaten gesendet, etwa an ein Steuergerät des Fahrzeugs.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein mittels der Vorrichtung 128 ausgeführter Erkennungsalgorithmus folgenden Ablauf auf.
1. Messung der Luftmasse.
2. Filterung des Sensorsignals 130, beispielsweise mittels eines Tiefpassfilters.
3. Berechnung einer (gemittelten) Luftmasse oder auch weiterer Kenngrößen wie beispielsweise Standardabweichung oder Maximum der Luftmasse während einer gewissen Zeit. 4. Bewertung der Luftmasse oder der abgeleiteten Kenngrößen, beispielsweise über einen definierten Schwellenwert oder eine Kombination aus mehreren Parametern wie etwa Schwellenwert und Luftdruck. Hierzu weist der
Luftmassensensor 102 einen entsprechenden Drucksensor auf.
5. Einschalten der Chipheizung.
6. Kontinuierliche oder periodische Überwachung der Luftmasse oder auch weiterer Signale.
7. Ausschalten der Chipheizung.
Kriterien für das Ausschalten der Chipheizung sind beispielsweise ein
Überschreiten eines definierten Luftmassenschwellenwertes oder ein
Überschreiten definierter Werte wie aktuelle Luftmasse, Luftdruck,
Anfangstemperatur des Sensorelements, aktuelle Temperatur des
Sensorelements oder auch ein Überschreiten von zumindest zwei der genannten Messgrößen. Alternativ erfolgt das Ausschalten der Chipheizung mittels
Zeitsteuerung, d. h. nach Ablauf einer fest vorgegebenen Zeit.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Luftmassensensors 102 aus Fig. 1. Der Luftmassensensor 102 ist als Einsteckfühler realisiert und umfasst ein Sensorgehäuse 200 mit einem Bypasskanal 202 zum Leiten von Luft zu einem mikromechanischen Sensorelement 204 zum Erfassen des Luftmassenstroms und ein elektronisches Modul 206 zur Signalverarbeitung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensorelements 204 eines Luftmassensensors aus Fig. 2. Gezeigt sind ein mit dem Sensorelement 204 thermisch gekoppeltes Heizelement 300, das als Chipheizung zum Beheizen des Sensorelements 204 fungiert, etwa um Olkondensat auf dem Sensorelement 204 zu verhindern, ein Temperaturfühler 302 zum Erfassen der Temperatur des Sensorelements 204 sowie eine Sensormembran 304 des Sensorelements 204.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 128 gemäß einem Ausführungsbeispiel, etwa einer vorangehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Vorrichtung. Die Vorrichtung 128 umfasst eine Vergleichseinheit 410 zum Vergleichen eines unter Verwendung des Sensorsignals 130 ermittelten und den vom Sensorelement gemessenen Luftmassenstrom repräsentierenden Messwerts mit einem Vergleichswert, der den vorgegebenen
Mindestluftmassenstrom repräsentiert. Die Vergleichseinheit 410 stellt einen ein Ergebnis des Vergleichs repräsentierenden Ergebniswert 412 bereit, der von einer Erzeugungseinheit 420 der Vorrichtung 128 zur Erzeugung des
Einschaltsignals 132 verarbeitet wird.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 500 zum Steuern eines Heizelements zum Beheizen eines Sensorelements eines Luftmassensensors für ein Fahrzeug kann beispielsweise von einer vorangehend anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt werden. Dabei wird in einem Schritt 510 der den vom Sensorelement gemessenen Luftmassenstrom repräsentierende Messwert mit dem Vergleichswert verglichen. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wird in einem weiteren Schritt 520 das Einschaltsignal zum Einschalten des
Heizelements erzeugt, insbesondere wenn im Schritt 510 festgestellt wurde, dass der Messwert einen geringeren Luftmassenstrom als der Vergleichswert repräsentiert.
Die Schritte 510, 520 können fortlaufend bei laufendem oder abgestelltem Motor des Fahrzeugs ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"- Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (500) zum Steuern eines Heizelements (300) zum Beheizen eines Sensorelements (204) eines Luftmassensensors (102) für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst:
Vergleichen (510) eines Messwerts, der einen von dem
Sensorelement (204) gemessenen Luftmassenstrom repräsentiert, mit einem Vergleichswert, der einen vorgegebenen Mindestluftmassenstrom repräsentiert; und
Erzeugen (520) eines Einschaltsignals (132) zum Einschalten des Heizelements (300) abhängig von einem Ergebnis des
Vergleichens (510).
2. Verfahren (500) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt des
Erzeugens (520) das Einschaltsignal (132) erzeugt wird, wenn sich beim Vergleichen (510) ergibt, dass der Messwert kleiner als der
Vergleichswert ist.
3. Verfahren (500) gemäß Anspruch 2, bei dem im Schritt des
Erzeugens (520) das Einschaltsignal (132) erzeugt wird, wenn sich beim Vergleichen (510) ergibt, dass der Messwert zumindest für eine vorgegebene Mindestdauer kleiner als der Vergleichswert ist.
4. Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Erzeugens (520) ein Sensorausschaltsignal zum Ausschalten des Sensorelements (204) erzeugt wird, wenn das Einschaltsignal (132) erzeugt wird.
5. Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Erzeugens (520) ein Heizungsausschaltsignal zum Ausschalten des Heizelements (300) erzeugt wird, wenn sich beim Vergleichen (510) ergibt, dass der Messwert größer als der
Vergleichswert ist.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Schritt des Aufbereitens eines von dem Sensorelement (204) erzeugten und den Luftmassenstrom repräsentierenden
Sensorsignals (130), um den Messwert zu erhalten, wobei das
Sensorsignal (130) tiefpassgefiltert wird und/oder wobei der Messwert anhand einer Mittelung und/oder einer Standardabweichung und/oder eines Maximums des Sensorsignals (130) ermittelt wird.
Verfahren (500) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt des Vergleichens (510) der Messwert mit zumindest einem weiteren Vergleichswert, der eine andere Messgröße als der Vergleichswert repräsentiert, verglichen wird, wobei im Schritt des Erzeugens (520) das Einschaltsignal (132) abhängig von einem
Ergebnis des Vergleichens (510) des Messwerts mit dem weiteren Vergleichswert erzeugt wird.
Verfahren (500) gemäß Anspruch 7, bei dem im Schritt des
Vergleichens (510) der Messwert mit einem einen Luftdruck
repräsentierenden Wert als dem weiteren Vergleichswert verglichen wird.
Vorrichtung (128) mit Einheiten (410, 420), die ausgebildet sind, um das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen und/oder anzusteuern.
Luftmassensensorsystem (126) für ein Fahrzeug, wobei das
Luftmassensensorsystem (126) folgende Merkmale aufweist: einen Luftmassensensor (102) mit einem Sensorelement (204) zum Messen eines Luftmassenstroms und einem Heizelement (300) zum Beheizen des Sensorelements (204); und eine Vorrichtung (128) gemäß Anspruch 9.
11. Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen und/oder anzusteuern.
12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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