空氣質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，其具有:用于檢測空氣質(zhì)量流量且用于生成信號(hào)的傳感器元件；和用于處理所述傳感器元件的信號(hào)的電子電路，其中所述傳感器元件生成非線性的信號(hào)特征曲線。此外，本發(fā)明涉及一種用于處理空氣質(zhì)量流量計(jì)的信號(hào)的方法，其中所述空氣質(zhì)量流量計(jì)具有用于檢測空氣質(zhì)量流量且用于生成信號(hào)的傳感器元件，并且具有用于處理所述傳感器元件的信號(hào)的電子電路，其中所述傳感器元件生成非線性的信號(hào)特征曲線。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣質(zhì)量流量計(jì)適用于檢測在流動(dòng)通道中的流體的流量(空氣質(zhì)量流量)。這種流動(dòng)通道例如可以是內(nèi)燃機(jī)的吸氣管。與通過空氣質(zhì)量流量計(jì)檢測的質(zhì)量流相關(guān)地，不僅可以診斷例如內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行，而且還可以控制內(nèi)燃機(jī)。為此目的下述情況是重要的:即使在不同的運(yùn)行條件下仍可靠地且盡可能精確地檢測實(shí)際質(zhì)量流量。
[0003]DE 197 24 659 Al公開了一種質(zhì)量流傳感器裝置，其包括傳感器元件。所述傳感器元件布置且集成在特有的芯片上。此外公開了一種評(píng)估電子元件，其單獨(dú)地構(gòu)成，但是與傳感器單元電親聯(lián)。
[0004]例如以微系統(tǒng)(MEMS)-技術(shù)構(gòu)造的現(xiàn)代的空氣質(zhì)量流量計(jì)非?？烨覚z測空氣質(zhì)量流量中的幾乎每次變化。此外所述空氣質(zhì)量流量計(jì)可以在吸氣管中流動(dòng)至內(nèi)燃機(jī)的空氣和從所述內(nèi)燃機(jī)回流的空氣之間進(jìn)行區(qū)分。而且在吸氣管中由活塞式內(nèi)燃機(jī)的循環(huán)工作方式形成的脈動(dòng)由快速式空氣質(zhì)量流量計(jì)來檢測并且由傳感器元件轉(zhuǎn)換成信號(hào)。然而這種脈動(dòng)恰好可能導(dǎo)致平均的空氣質(zhì)量流量的測量值的明顯失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，給出一種快速式空氣質(zhì)量流量計(jì)，所述空氣質(zhì)量流量計(jì)具有在處理信號(hào)時(shí)盡可能小的誤差。此外，本發(fā)明的目的在于，給出一種用于處理空氣質(zhì)量流量計(jì)的信號(hào)的方法，其中出現(xiàn)盡可能少的處理誤差。
[0006]所述目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征來實(shí)現(xiàn)。
[0007]因?yàn)樗鲭娮与娐肥紫染哂杏糜趯⑺鰝鞲衅髟姆蔷€性的信號(hào)特征曲線轉(zhuǎn)換成校正的、至少部分非線性的信號(hào)特征曲線的元件，所以在形成濾波器元件中的空氣質(zhì)量流量的平均值時(shí)顯著減小了誤差。就具有第一和第二溫度傳感器的傳感器元件而言一一在所述第一和第二溫度傳感器之間布置了加熱元件一一所述第一溫度傳感器元件、所述第二溫度傳感器元件和所述加熱元件具有通常不同的響應(yīng)性能。例如，所述第一溫度傳感器元件僅由空氣質(zhì)量流量來冷卻并且不由加熱元件來加熱。而所述第二溫度傳感器元件首先由加熱元件來加熱并且然后總是繼續(xù)利用逐漸增加的空氣質(zhì)量流量來冷卻。所述加熱元件僅由空氣質(zhì)量流量來冷卻。此外所有這些構(gòu)件都具有制造公差。這些方面可以在將所述傳感器元件的非線性的信號(hào)特征曲線轉(zhuǎn)換成校正的、至少部分非線性的信號(hào)特征曲線時(shí)加以考慮。所述校正的、至少部分非線性的信號(hào)特征曲線于是可以針對(duì)各個(gè)空氣質(zhì)量流量計(jì)基于一系列專門的信息高精度地進(jìn)行調(diào)整。這些專門的信息可以存儲(chǔ)在所述空氣質(zhì)量流量計(jì)的電子存儲(chǔ)器中。所述第一溫度傳感器、所述第二溫度傳感器和所述加熱元件的響應(yīng)性能以及這些構(gòu)件的制造公差屬于所述專門的信息。所述濾波器元件執(zhí)行積分用于在空氣質(zhì)量空間中且不在信號(hào)空間中形成平均值。通過用于將線性信號(hào)特征曲線轉(zhuǎn)換成校正的、至少部分非線性的信號(hào)特征曲線的轉(zhuǎn)換元件，可以有效避免特別是在較小的質(zhì)量流量時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤的信號(hào)再處理。因此，由用于轉(zhuǎn)發(fā)由所述傳感器元件檢測的且通過所述用于轉(zhuǎn)換的元件、所述濾波器元件和所述轉(zhuǎn)換元件來處理的信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)元件來處理的信號(hào)是尤其高精度的信號(hào)，所述信號(hào)描述了在空氣質(zhì)量流量計(jì)中的空氣質(zhì)量流量。這種高精度信號(hào)被發(fā)送給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。因此公開了一種特別精確的空氣質(zhì)量流量計(jì)，利用所述空氣質(zhì)量流量計(jì)能最佳地調(diào)節(jié)燃料在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中的燃燒。這一點(diǎn)有助于最佳地使用化石燃料儲(chǔ)備并且有助于保護(hù)環(huán)境。剛剛所述的情況還適合用于處理空氣質(zhì)量流量計(jì)的信號(hào)的方法。
[0008]在一種改進(jìn)方案中，所述傳感器元件和所述電子電路在唯一一個(gè)半導(dǎo)體元件上構(gòu)成。其具有的優(yōu)點(diǎn)在于，所述構(gòu)件可以成本經(jīng)濟(jì)地且尤其無誤差地構(gòu)成。此外，所述傳感器元件和所述電子電路能以微系統(tǒng)-技術(shù)來制造。
[0009]下述情況是有利的，所述傳感器元件具有第一溫度傳感器元件和第二溫度傳感器元件。利用所述第一和第二溫度傳感器元件能以所謂的溫差法來簡單且精確地確定空氣質(zhì)量流量。此外下述情況是有利的，所述傳感器元件具有加熱元件，所述加熱元件布置在所述第一溫度傳感器元件和所述第二溫度傳感器元件之間。
【附圖說明】
[0010]借助下面的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中:
圖1示出了燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的具有傳感器元件的空氣質(zhì)量流量計(jì)，
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的空氣質(zhì)量流量計(jì)的組成部分，
圖4a示出了與時(shí)間相關(guān)的、在吸氣管中脈動(dòng)的空氣質(zhì)量流量，
圖4b示出了傳感器元件的非線性的信號(hào)特征曲線，
圖4c示出了未線性化的基于時(shí)間的信號(hào)，
圖5a示出了與時(shí)間相關(guān)的、在吸氣管中脈動(dòng)的空氣質(zhì)量流量，
圖5b示出了傳感器元件的非線性的信號(hào)特征曲線，
圖5c示出了傳感器元件的線性化的信號(hào)特征曲線，
圖5d示出了線性化的、基于時(shí)間的信號(hào)，
圖6a示出了錯(cuò)誤信號(hào)的實(shí)例，
圖6b示出了傳感器元件的與實(shí)際空氣質(zhì)量流量相關(guān)的被轉(zhuǎn)換的信號(hào)，
圖7示出了空氣質(zhì)量流量計(jì)的傳感器元件。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1示出了燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11。燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11不僅可以是用汽油來驅(qū)動(dòng)的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11，而且還可以是用柴油燃料來驅(qū)動(dòng)的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11。還可以考慮，所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11用氣體來驅(qū)動(dòng)。在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11上可以看到吸管14，所述吸管與空氣過濾器15連接。通過所述空氣過濾器15將外部空氣吸入到吸氣管14中并且輸送至所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11。對(duì)于燃料的最佳燃燒來說必要的是，精確地確定在所述吸氣管14中輸送的空氣質(zhì)量流量Q。所述空氣質(zhì)量流量Q的這種確定通過空氣質(zhì)量流量計(jì)6來進(jìn)行，所述空氣質(zhì)量流量計(jì)將其信號(hào)S轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置8。所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置8根據(jù)由所述空氣質(zhì)量流量計(jì)6提供的信號(hào)S例如控制噴射栗13和噴嘴12。以這種方式和方法，根據(jù)吸取的空氣質(zhì)量Q通過所述噴嘴12為所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11的每個(gè)氣缸16輸送精確計(jì)量的燃料量。精確地了解輸送至所述氣缸16的空氣質(zhì)量流量Q能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)由所述噴射栗13和所述噴嘴12輸送至所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11的燃料的最佳燃燒。這一點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)11的最佳效率，且進(jìn)而能節(jié)省地消耗燃料并且能保護(hù)環(huán)境。
[0012]因?yàn)橐阎娜紵l(fā)動(dòng)機(jī)11是循環(huán)式的內(nèi)燃機(jī)，其中所述氣缸16交替地被填充新鮮空氣，據(jù)此來燃燒所噴入的燃料，并且緊接著廢氣從所述氣缸16離開，輸送至所述燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量流量Q不能連續(xù)地實(shí)現(xiàn)，而是所述空氣質(zhì)量流量與所謂的脈動(dòng)相關(guān)。所述脈動(dòng)之所以形成，是因?yàn)樵诿看稳紵^程中向每個(gè)氣缸16僅輸送一定的離散量的新鮮空氣。在將新鮮空氣輸入到所述氣缸16中之后，所述氣缸16的進(jìn)氣閥關(guān)閉，并且所述空氣質(zhì)量流量Q被突然中斷。這種脈動(dòng)明確地在快速的且現(xiàn)代的空氣質(zhì)量流量計(jì)6的信號(hào)S中表明。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置8不能處理所述空氣質(zhì)量流量計(jì)6的快速脈動(dòng)的信號(hào)S。然而，現(xiàn)代的以微機(jī)械的方式構(gòu)造的空氣質(zhì)量流量計(jì)6幾乎完全對(duì)所述脈動(dòng)作出反應(yīng)并且將其轉(zhuǎn)換成輸出信號(hào)S。對(duì)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置8來說僅關(guān)注平均的空氣質(zhì)量流量Q，而且所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置8僅能處理這個(gè)值，以便例如相應(yīng)地控制所述噴射栗13和所述噴嘴12。此外，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備利用一種信號(hào)來操控，所述信號(hào)由數(shù)字單脈沖形成，其中在數(shù)字單脈沖之間的時(shí)間間隔作為用于空氣質(zhì)量流量Q的尺度來評(píng)估。在這種時(shí)間差測量中，在開始信號(hào)的邊沿和停止信號(hào)的邊沿之間的時(shí)間利用某種解法來確定。使用上升沿還是下降沿取決于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中所使用的電子元件。
[0013]不僅在空氣質(zhì)量流量