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Title:
METHOD FOR OPERATING AN AIR FLOW METER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/063887
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an air flow meter for identifying an air mass flow supplied to an internal combustion engine, wherein the air flow meter has a sensor element, having a micro-electromechanical design, which has a heating element, wherein a first thermocouple is arranged upstream on the sensor element, relative to the heating element, and a second thermocouple is arranged downstream, relative to the heating element. In order to resolve, or at least greatly restrict falsification of the measurement results due to contamination of the sensor element, the following method steps are carried out according to the invention: A: Identifying a first measurement value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air flow meter, B: Storing the first measurement value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air flow meter in an electronic memory, C: Operating of the internal combustion engine and identifying the air mass flow supplied to the internal combustion engine by means of the air flow meter, D: Identifying a second measurement value for the absolute temperature of the second thermocouple of the air flow meter after operating the internal combustion engine, E: Comparing the first measurement value for the absolute temperature of the second thermocouple to the second measurement value for the absolute temperature of the second thermocouple, F: Correcting the offset of the characteristic curve of the sensor element upon determining a deviation between the first measurement value and the second measurement value.

Inventors:
SCHÜRER STEPHAN (DE)
SETESCAK STEPHEN (DE)
KNITTEL THORSTEN (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/069833
Publication Date:
May 01, 2014
Filing Date:
September 24, 2013
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
G01F1/696; F02D41/24; F02D41/04; F02D41/18; G01F1/684; G01F25/00
Foreign References:
DE3910676A11990-10-04
EP1972906A12008-09-24
DE102009000067A12010-08-26
EP1065475A22001-01-03
Other References:
LOESING K H: "EIN LUFTMASSENSENSOR NEUER TECHNOLOGIE MASS AIR FLOW METER FOR BIDIRECTIONAL SENSING", FORTSCHRITT-BERICHTE VDI. REIHE 12, VERKEHRSTECHNIK /FAHRZEUGTECHNIK, VDI VERLAG, DUESSELDORF, DE, 1 May 1998 (1998-05-01), pages 317 - 326, XP000858911, ISSN: 0178-9449
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Claims:
Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers zur Ermittlung eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes (10), wobei der Luftmassenmesser (2) ein in mikroelektromechanischer Bauweise ausgebildetes Sensorelement (15) aufweist, das ein Heizelement (12) auf¬ weist, wobei auf dem Sensorelement (15) ein erstes Ther¬ moelement (7) stromaufwärts bezogen auf das Heizelement (12) angeordnet ist und ein zweites Thermoelement (8) stromabwärts bezogen auf das Heizelement (12) angeordnet ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:

A: Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absolut¬ temperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luft¬ massenmessers (2),

B: Ablegen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luftmassenmessers (2) in einem elektronischen Speicher,

C: Betreiben der Brennkraftmaschine und Ermittlung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes (10) mit dem Luftmassenmesser (2),

D: Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absolut¬ temperatur des zweiten Thermoelements (8) des Luft¬ massenmessers (2) nach dem Betreiben der Brennkraft¬ maschine,

E: Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements ( 8 ) ,

F: Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes (15) bei einer Feststellung einer Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert.

2. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt A eine zusätzliche Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.

3. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Verfahrensschritt A und vor dem Verfah¬ rensschritt B in einem Verfahrensschritt AI eine Bildung der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.

4. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt B zusätzlich der erste Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) im elektronischen Speicher abgelegt wird.

5. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt D eine zusätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.

6. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass nach dem Verfahrensschritt D und vor dem Verfah¬ rensschritt E in einem Verfahrensschritt Dl eine Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) er- folgt. Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt E zusätzlich ein Ver¬ gleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttem¬ peratur des ersten Thermoelements (7) mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.

Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers (2) nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im Verfahrensschritt F eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes (15) bei einer Feststellung einer Abweichung des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) von dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements (7) erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements (8) und dem zweiten Messwert der Absoluttem¬ peratur des ersten Thermoelements (7) erfolgt.

Description:
Beschreibung

Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers

Luftmassenmesser werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Ermittlung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse verwendet. Auf der Basis einer möglichst zuverlässigen Information über eine angesaugte Luftmasse kann eine Verbrennung durch eine elektronische Steuerung der Brennkraftmaschine da ¬ hingehend optimiert werden, dass eine genau auf die Luftmasse abgestimmte KraftStoffmenge den jeweiligen Brennräumen zuge ¬ führt wird. Im Ergebnis wird dadurch eine bessere Energieaus ¬ nutzung bei verringertem Schadstoffausstoß erzielt.

Aus der DE 44 07 209 AI ist ein Luftmassenmesser bekannt, der in einen Ansaugkanal zur Bestimmung einer Luftmasse eingesteckt wird, wobei ein definierter Anteil der GesamtStrömung den Luftmassensensor durchströmt. Hierzu ist dieser als Einsteck- kanal-Luftmassenmesser ausgebildet. Der Luftmassenmesser um- fasst ein in einem Messkanal angeordnetes Sensorelement, eine in einem Gehäuse angeordnete Elektronik zur Auswertung und/oder Erfassung der Messwerte des Sensorelementes, sowie einen Aus ¬ lasskanal jenseits des Sensorelements. Für eine platzsparende Anordnung werden die genannten Kanäle bzw. Luftführungswege U-, S- oder C-förmig ausgebildet, so dass eine insgesamt kompakte, als Einsteckelement ausgebildete, Vorrichtung gebildet wird.

Ein gemäß der Lehre der WO 03/089884 AI ausgebildeter Luftmassenmesser, der als Heißfilmanemometer ausgebildet ist, hat sich prinzipiell bewährt.

Bei der Entwicklung moderner Luftmassenmesser, die auf der Grundlage von Sensorelementen arbeiten, die als mikroelektro- mechanische Systeme (MEMS) ausgebildet sind, hat sich her ¬ ausgestellt, dass die Messergebnisse der Sensorelemente be ¬ sonders von Verschmutzungen nachteilig beeinflusst werden. Durch die Verschmutzung, die zum Beispiel von Öltröpfchen im Luftmassenstrom hervorgerufen werden kann, entsteht im Sensorelement über die Zeit eine Signaldrift, die zu falschen Messwerten für den Luftmassenstrom führen kann. Als mikroelektromechanische Systeme ausgebildete Sensorelemente besitzen jedoch eine Vielzahl von Vorteilen, auf die nicht verzichtet werden soll, und daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Verfälschung der Messergebnisse durch die Verschmutzung des Sensorelementes zu beseitigen oder zumindest in engen Grenzen zu halten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß werden zur Lösung der Aufgabe die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt:

A: Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers,

B: Ablegen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers in einem elektronischen Speicher,

C: Betreiben der Brennkraftmaschine und Ermittlung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenstromes mit dem Luftmassenmesser ,

D: Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine,

E: Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements,

F: Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes bei einer Feststellung einer Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert. Durch die Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Abso ¬ luttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine und den Vergleich des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Ther- moelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements, kann eine während des Betriebes der Brennkraftmaschine entstandene Signaldrift erkannt und kor ¬ rigiert werden. Dies führt zu einem über lange Zeit hochgenau arbeitenden Sensorelement und somit zu zuverlässigen Messer- gebnissen für den Luftmassenstrom.

Bei einer Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens erfolgt im Verfahrensschritt A eine zusätzliche Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements. Damit ist die Grundlage zur Erkennung einer Signaldrift vor ¬ handen, die von einer Verschmutzung des ersten Sensorelementes hervorgerufen wird.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt nach dem Ver- fahrensschritt A und vor dem Verfahrensschritt B in einem

Verfahrensschritt AI eine Bildung der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements. Auch die Differenz der Absoluttemperaturen kann Aufschluss über die Signaldrift geben.

Wenn im Verfahrensschritt B zusätzlich der erste Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absolut ¬ temperatur des ersten Thermoelements im elektronischen Speicher abgelegt wird, stehen alle möglichen Vergleichswerte im Speicher zur Verfügung, um nach dem Betrieb der Brennkraftmaschine eine Signaldrift und den verschmutzungsbedingten Ursprungsort der Signaldrift auf dem Sensorelement zu ermitteln. Dazu ist es vorteilhaft im Verfahrensschritt D eine zusätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt. Diese Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur erfolgt nachdem die Brennkraftmaschine eine gewisse Zeit betrieben wurde, wobei es eventuell auf dem Sensorelement zur Ablagerungen von Ver ¬ schmutzungen gekommen ist.

Weiterhin ist es Vorteilhaft, wenn nach dem Verfahrensschritt D und vor dem Verfahrensschritt E in einem Verfahrensschritt Dl eine Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt. Mit diesen Messwerten kann die Signaldrift erkannt werden und zusätzlich können Aussagen über den Ursprungsort der Signaldrift getroffen werden. Wenn sich zum Beispiel der zweite Messwert Absoluttemperatur des ersten Thermoelements deutlich ändert, jedoch die Messwerte des zweiten Thermoelements weit ¬ gehend gleich bleiben, ist es mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Verschmutzung des ersten Thermoelements gekommen.

Dies wird dann im Verfahrensschritt E durch einen zusätzlichen Vergleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements erkannt.

Wonach dann in vorteilhafter Weise im Verfahrensschritt F eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes bei einer Feststellung einer Abweichung des ersten Messwerte für die

Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Dif- ferenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements von dem zweiten Messwert für die Abso ¬ luttemperatur des ersten Thermoelements erfolgt und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absolut ¬ temperatur des ersten Thermoelements erfolgt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnung angegeben. Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden nachfolgend gleiche Begriffe und Bezugszeichen für gleiche Bauelemente verwendet werden. Dabei zeigt :

Figur 1 einen Luftmassenmesser,

Figur 2 ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus ¬ gebildetes Sensorelement,

Figur 3 ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus ¬ gebildetes Sensorelement, das in einem Hilfsrohr des Luftmassenmessers angeordnet ist,

Figur 4 eine Situation, bei der der Luftmassenstrom durch die

Einlassöffnung in das Hilfsrohr des Luftmassenmessers einströmt ,

Figur 5 das als mikroelektromechanisches System (MEMS) aus ¬ gebildete Sensorelement in einem Luftmassenmesser, der als Einsteckfinger in einem Ansaugrohr integriert ist ,

Figur 6 das Sensorelement mit dem ersten Temperatursensorelement und dem zweiten Temperatursensorelement,

Figur 7 das Sensorelement eines Luftmassenmessers Figur 8 ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Ver ¬ fahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers näher darstellt , Figur 9 Ausgestaltung des aus Figur 8 bekannten Verfahrens.

Figur 1 zeigt einen Massenstromsensor der hier als Luftmassenmesser 2 ausgebildet ist. Der Luftmassenmesser 2 ist in diesem Beispiel als Einsteckfinger gezeigt, der in ein Ansaugrohr 1 eingesteckt wird und mit dem Ansaugrohr 1 fest verbunden ist. Das Ansaugrohr 1 führt einen Massenstrom, der hier ein Luftmassenstrom 10 ist, hin zu den Zylindern einer Brennkraftmaschine. Zur effizienten Verbrennung des Treibstoffes in den Zylindern einer Brennkraftmaschine ist es notwendig, eine genaue Infor- mation über die zur Verfügung stehende Luftmasse zu erhalten. Anhand der zur Verfügung stehenden Luftmasse kann auf den verfügbaren Sauerstoff geschlossen werden, der zur Verbrennung des in die Zylinder eingespritzten Kraftstoffes notwendig ist. Darüber hinaus zeigt der Luftmassenmesser 2 in Figur 1 ein erstes Temperatursensorelement 7 und ein zweites Temperatursensor ¬ element 8. Das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 sind an unterschiedlichen Orten an ¬ geordnet. Die Temperatursensorelemente 7, 8 werden in der Regel aus Widerständen oder Thermopiles, die auch als Thermoelemente bezeichnet werden, gebildet, die entsprechend der am Tempe ¬ ratursensorelement herrschenden Temperatur unterschiedliche Widerstandswerte annehmen. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist ein Heizelement 12 ausgebildet. Der Luftmassenstrom 10, der durch die Einlassöffnung 4 in das Gehäuse 3 des Luftmassenmessers 2 eintritt, überströmt zunächst das erste Temperatursensorelement 7 und dann das Heizelement 12, wonach der Luftmassenstrom 10 das zweite Temperatursensorelement 8 erreicht und entlang des Hilfsrohres 5 zur Auslassöffnung 6 des Luftmassenmessers 2 geleitet wird. Der Luftmassenstrom 10 erreicht das erste

Temperatursensorelement 7 mit einer bestimmten Temperatur. Diese Temperatur wird vom ersten Temperatursensorelement 7 als Ab- soluttemperatur erfasst. Danach überstreicht der Luftmassenstrom 10 das Heizelement 12, wobei der Luftmassenstrom 10 je nach vorbeiströmender Masse mehr oder weniger aufgeheizt wird. Wenn der aufgeheizte Luftmassenstrom 10 das zweite Temperatursen- sorelement 8 erreicht, wird die nun vorliegende Temperatur des Luftmassenstroms 10 mit dem zweiten Temperatursensorelement 8 als Absoluttemperatur bestimmt. Aus der Differenz der vom ersten Temperatursensorelement 7 gemessenen Absoluttemperatur und der vom zweiten Temperatursensorelement 8 gemessenen Absoluttem- peratur kann die vorbeigeströmte Luftmasse bestimmt werden. Dazu kann der Luftmassenmesser 2 selber eine Auswerteelektronik 13 enthalten, die die Messsignale des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Temperatursensorelementes 8 aus ¬ wertet. Die so gewonnene Information über den Luftmassenstrom 10 wird an eine hier nicht dargestellte Motorsteuerung weiter ¬ geleitet .

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung beispielhaft anhand eines Luftmassenmessers beschrieben wird, was jedoch keine Einschränkung des Verfahrens zum Betreiben eines Luftmassenmessers auf die Messung von Luftmassenströmen bedeutet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auch andere Massenströme vorteilhaft erfasst und vermessen werden. Figur 2 zeigt ein Sensorelement 15 für einen Luftmassenmesser 1. Das Sensorelement 15 ist in als mikroelektromechanisches System (MEMS) auf einem einzigen Silizium-Chip ausgebildet. Das Sensorelement 15 arbeitet nach dem Differenztemperaturverfahren, womit die Masse der vorbeiströmenden Luftmenge 10 bestimmt wird. Hierzu sind auf einer dünnen Membran 17 ein erstes Tempera ¬ tursensorelement 7 und ein zweites Temperatursensorelement 8 ausgebildet. Das erste und das zweite Temperatursensorelement 7, 8 befinden sich an unterschiedlichen Orten auf der Oberfläche 16 der Membran 17. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist ein Heizelement 12 angeordnet. Auf dem als mikroelektromechanisches System auf ¬ gebauten Sensorelement 15 ist zudem eine Auswerteelektronik 13 integriert, die die Messsignale der Temperatursensorelemente 7, 8 sofort auswerten und in ein Signal, das proportional zum Luftmassenstrom 10 ist, umwandeln kann. Die Auswerteelektronik 13 kann jedoch auch in einem nachgeschalteten elektronischen Gerät integriert sein. Die Informationen über den Luftmas ¬ senstrom 10 werden dann über Anschlusspads 19 und Anschlussdrähte 18 an eine hier nicht dargestellte nachfolgende elektronische Motorsteuerung weitergeleitet.

In Figur 3 wird ein als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildetes Sensorelement 15 für einen Luftmassenmesser 2 gezeigt, das auf einem einzigen Substrat ausgebildet ist, wobei das Substrat in einem Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 an ¬ geordnet ist. In Figur 3 strömt durch die Einlassöffnung 4 kein Luftmassenstrom 10, was zum Beispiel bei ausgestellter Brennkraftmaschine der Fall sein wird. Dieser Zustand wird auch als Nullmassenstrom bezeichnet. Wenn das Heizelement 12 auf dem Sensorelement 15 mit elektrischer Energie versorgt wird, ent ¬ steht um das Heizelement 12 die hier dargestellte symmetrische Temperaturverteilung 20. Damit misst das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 die gleiche Absoluttemperatur und nach der Differenzbildung der Temperaturmesssignale der Temperatursensorelemente 7, 8 wird von der Auswerteelektronik 13 erkannt, dass kein Luftmassenstrom 10 im Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 vorliegt. Diese ideale Gleichheit der Temperaturmesssignale bei einem Nullmassenstrom kann jedoch zum Beispiel durch Verunreinigungen auf dem Sensorelement 15 gestört werden. Figur 4 zeigt eine Situation, bei der ein Luftmassenstrom 10 durch die Einlassöffnung 4 in das Hilfsrohr 5 des Luftmassenmessers 2 einströmt. Die Temperaturverteilung 20 um das Heizelement 12 wird nun deutlich sichtbar in Richtung des zweiten Temperatursensorelementes 8 verschoben. Damit misst das zweite Temperatur- sensorelement 8 eine deutlich höhere Temperatur als das erste Temperatursensorelement 7. Durch die Feststellung der Diffe- renztemperatur der beiden Temperatursensorelemente 7, 8 in der Auswerteelektronik 13 lässt sich nun der Luftmassenstrom 10 bestimmen. Jedoch wären die Einflüsse von Verschmutzungen auf dem Sensorelement nach wie vor wirksam und sie würden die Mess ¬ ergebnisse überlagern. Die Summe der Temperaturen reagiert ebenfalls auf den Massenstrom 10. Darüber hinaus reagiert jedoch die Summe der Temperaturen auch auf die thermischen Eigenschaften der Luftmasse, wie zum Beispiel die Wärmekapazität und/oder die thermische Leitfähigkeit des vorbeiströmenden Luftmassenstromes 10. Erhöht sich zum Beispiel bei gleichem Luftmassenstrom 10 die thermische Leitfähigkeit der Luftmasse, so kühlt das System ab und die Summe der Temperaturen wird deutlich geringer. Die Differenztemperatur des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Temperatursensorelementes 8 bleibt jedoch in erster Näherung unverändert. Somit kann durch das Summensignal des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweiten Tempera ¬ tursensorelementes 8 eine Änderung der thermischen Eigenschaften, wie zum Beispiel der Wärmekapazität, oder der thermischen Leitfähigkeit der Luftmasse gemessen werden. Verrechnet man nun das Differenztemperatursignal mit dem Summentempera- tursignal, kann auf die veränderte thermische Leitfähigkeit und/oder die veränderte Wärmekapazität der vorbeiströmenden Luftmasse geschlossen werden.

Figur 5 zeigt das Sensorelement 15 des Luftmassenmessers, das als mikroelektromechanisches System (MEMS) ausgebildet ist, in einem Luftmassenmesser 2, der als Einsteckfinger in einem Ansaugrohr 1 integriert ist. Der Luftmassenstrom 10 erreicht auch hier die Einlassöffnung 4 und tritt in das Hilfsrohr 5 ein. Auf der Oberfläche 16 der Membran 17 sind das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursensorelement 8 zu erkennen. Zwischen dem ersten Temperatursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 ist das Heizelement 12 angeordnet. Der Luftmassenstrom 10 erreicht zunächst das erste Temperatursensorelement 7, überströmt dann das Heizelement 12, um danach das zweite Temperatursensorelement 8 zu erreichen. In Figur 5 ist zu erkennen, dass der Luftmassenstrom 10 auch Verschmutzungen 9 beinhaltet. Mit dem Luftmassenstrom 10 werden zum Beispiel Wassertröpfchen 6, Öltröpfchen 11 und/oder

Staubteilchen 14 hin zum Luftmassenmesser 2 transportiert. Diese Verschmutzungen 9 gelangen durch die Einlassöffnung 4 des Luftmassenmessers 2 bis zum Sensorelement 15. Wenn sich die Verschmutzungen 9 im Bereich des ersten Temperatursensorelementes 7 und des zweite Temperatursensorelementes 8 ablagern, kann es mit der Zeit zu einer massiven Verfälschung des Messwertes für den Luftmassenstrom 10 kommen. Da sich diese Verfälschung durch die Akkumulation der Verschmutzung auf dem Sensorelement 15 über einem langen Zeitraum immer weiter aufbaut, spricht man in diesem Zusammenhang auch von einer Signaldrift des Luftmassenmessers 2. Dieser Signaldrift ist unerwünscht und sie sollte unterdrückt und/oder kompensiert werden.

Figur 6 zeigt das Sensorelement 15 mit dem ersten Tempera ¬ tursensorelement 7 und dem zweiten Temperatursensorelement 8 sowie dem zwischen den Temperatursensorelementen 7 und 8 an- geordneten Heizelement 12. Mit dem Pfeil ist die Richtung des Luftmassenstromes 10 dargestellt. Damit befindet sich in der Strömungsrichtung des Luftmassenstromes 10 das erste Tempera ¬ tursensorelement 7 vor dem Heizelement 12 und das zweite Tem ¬ peratursensorelement 8 hinter dem Heizelement 12. Sowohl das erste Temperatursensorelement 7 als auch das zweite Tempera ¬ tursensorelement 8 setzen sich in diesem Beispiel als elektrische Reihenschaltungen aus einem Messwiderstand 22 und mindestens zwei Vergleichswiderständen 21 zusammen. Es ist zu erkennen, dass die Messwiderstände 22 im inneren Bereich der dünnen Membran angeordnet sind, und die Vergleichswiderstände 21 im Randbereich der Membran 17 angeordnet sind.

Weiterhin zeigt die Figur 6, dass Verschmutzungen 9, und hierbei vornehmlich Öltröpfchen 11, mit dem Massenstrom 10 zu dem Sensorelement 15 transportiert werden. Insbesondere die Öl ¬ tröpfchen 11 lagern sich auf dem Sensorelement 15 ab. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Ablagerung der Öltröpfchen 11 auf dem Sensorelement 15 besonders stark im Bereich des zweiten Sensorelements erfolgt, welches in Strömungsrichtung des Luftmassenstromes 10 dem Heizelement 12 nachgelagert ist. Diese unsymmetrische Ablagerung von Öltröpfchen 11 auf dem Sensor- element 15 führt zu einer Signaldrift, die letztlich zur Ver ¬ fälschung der vom Sensorelement 15 erfassten Absoluttemperatur und damit zur Verfälschung des Messwertes für den Luftmassenstrom 10 führt. Darüber hinaus erfolgt die Ablagerung der Ver ¬ schmutzungen bevorzugt im Randbereich der Membran 17. Die un- symmetrische Ablagerung der Öltröpfchen 11 hat physikalische Gründe, die ihren Ursprung insbesondere in der höheren Temperatur im Bereich des zweiten Sensorelementes 8 und im Temperaturgradienten im Randbereich der Membran 17 finden. Figur 7 zeigt das Sensorelement 15 eines Luftmassenmessers 2. Das erste Temperatursensorelement 7 und das zweite Temperatursen ¬ sorelement 8 dieses Sensorelementes 15 sind als Thermopiles 23 ausgebildet. Thermopiles 23, die auch als Thermoelemente 23 bezeichnet werden, wandeln Wärme in elektrische Energie um. Thermoelemente 23 bestehen aus zwei unterschiedlichen Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Eine Temperaturdifferenz erzeugt aufgrund des Wärmeflusses im Metall eine elektrische Spannung. Als Seebeck-Effekt wird das Auftreten einer elektrischen Po ¬ tentialdifferenz zwischen zwei Stellen unterschiedlicher Temperatur eines Leiters bezeichnet. Die Potentialdifferenz ist annähernd proportional zur Temperaturdifferenz und sie hängt vom Leitermaterial ab. Wenn die Enden eines einzigen Leiters zur Messung auf gleicher Temperatur liegen, heben sich die Potentialdifferenzen stets auf. Verbindet man jedoch zwei unterschiedliche Leitermaterialien miteinander, entsteht ein Thermoelement 23. Bei Messsystemen auf der Basis des Seebeck-Effektes werden in der Regel sehr viele einzelne Thermoelemente 23 in Reihe geschaltet. Bei der Auswahl von Materialpaaren zu Messzwecken sollte eine möglichst hohe erzeugte Thermospannung verbunden mit einer hohen Linearität zwischen Temperaturänderung und Spannungsänderung erreicht werden. Die in Figur 7 gezeigten Thermopiles 23 bestehen aus einer Abfolge eines jeweils ersten Metalls 24, das an einer Verbindungsstelle 26 mit einem zweiten Metall 25 verbunden ist. In Figur 7 ist deutlich zu erkennen, dass im Bereich des zweiten Temperatursensorelementes 8, das aus Thermoelementen 23 auf ¬ gebaut ist, Verschmutzungen 9 vornehmlich in Form von Öltröpf- chen 11 abgelagert sind. Diese Verschmutzungen 9 führen zu einer Verfälschung der von den Temperatursensorelementen 7 und 8 gemessenen Absolut-Temperatur . Die hieraus resultierende Signaldrift wurde schon in der Beschreibung der vorgenannten Figuren erwähnt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diese Sig- naldrift kompensiert werden, womit die Messergebnisse des

Luftmassenmessers 2 über eine lange Zeit sehr stabil zur Ver ¬ fügung stehen.

Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm, das das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Luftmassenmessers näher darstellt. Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann besonders erfolgreich bei Luftmassenmessers eingesetzt werden, die Sensorelemente auf ¬ weisen, die als mikroelektromechanische Systeme gefertigt wurden. Die Anfälligkeit dieser mikroelektromechanischen Sys- teme gegenüber Verschmutzungen und die daraus resultierende

Signaldrift dieser Sensorelemente wurde bereits im Vorgenannten erläutert. Zur Vermeidung der Signaldrift bzw. zur Kompensation dieser Signaldrift erfolgt in einem Schritt A die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers. Das zweite Thermoelement ist dem Heizelement in Strömungsrichtung des Luftmassenstroms nachgelagert und besonders von Verschmutzungen durch im Luft ¬ massenstrom enthaltene Öltröpfchen betroffen. Der erste Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers wird im Schritt B in einem elektronischen

Speicher abgelegt. Nun wird in Schritt C die Brennkraftmaschine betrieben und der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft- massenstrom wird mit dem Luftmassenmesser ermittelt. Durch den Betrieb der Brennkraftmaschine werden Verschmutzungen mit dem Luftmassenstrom zum Sensorelement transportiert, wobei sich insbesondere Öltröpfchen im Randbereich des zweiten Thermo- elementes ablagern. Diese Verschmut zung des Thermoelements führt zu einer Signaldrift, die ungewollt ist und die die Messer ¬ gebnisse des Luftmassenmessers verfälscht. Nun kann die

Brennkraftmaschine abgestellt werden. Um die verschmutzungs ¬ bedingte Verfälschung der Messwerte des Luftmassenmessers zu Kompensieren wird in einem Schritt D ein zweiter Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine ermittelt. Im schritt E erfolgt dann ein Vergleich des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements. Im Schritt F wird festgestellt, ob eine Abweichung zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert besteht. Wenn eine Abweichung zwischen den Messwerten festgestellt wird, erfolgt im Schritt Fl die Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sen- sorelementes . Falls keine Abweichung festgestellt wird, wird das Verfahren bei Schritt A neu gestartet. Auch wenn eine Abweichung festgestellt wurde, wird das Verfahren, nach erfolgter Korrektur des Offsets der Kennlinie, bei Schritt A neu gestartet. Auf diese Weise erreicht man eine kontinuierliche Offsetkorrektur der Kennlinie des Sensorelementes, wodurch hochgenaue Messergeb ¬ nisse des Luftmassenmessers über seine gesamte Lebensdauer sichergestellt sind.

Figur 9 zeigt eine Ausgestaltung des aus Figur 8 bekannten

Verfahrens. Im Schritt A erfolgt die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements des Luftmassenmessers und zusätzliche die Ermittlung eines ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des ersten Ther- moelements. Im folgenden Schritt AI wird die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoele- ments und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements gebildet. Danach werden im Schritt B: der erste Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und zusätzlich der erste Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder die Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements des Luftmassenmessers in einem elektronischen Speicher abgelegt .

Im nun folgenden Verfahrensschritt C wird die Brennkraftmaschine betrieben und der der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmas ¬ senstromes mit dem Luftmassenmesser ermittelt. Beim Betreiben der Brennkraftmaschine kann es zu Verschmutzungen des Sensor- elementes, insbesondere im Randbereich des zweiten Thermoele ¬ mentes kommen. Diese meist von Öltröpfchen hervorgerufenen Verschmutzungen verfälschen das Messsignal des Thermoelementes, was zu einer sogenannten Signaldrift führt. Dann kann die Brennkraftmaschine abgestellt werden.

Es folgt im Schritt D die Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und die zu ¬ sätzliche Ermittlung eines zweiten Messwertes für die Abso ¬ luttemperatur des ersten Thermoelements des Luftmassenmessers nach dem Betreiben der Brennkraftmaschine. Aus diesen Messwerten erfolgt dann im Schritt Dl die Bildung der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements.

Im Verfahrensschritt E erfolgt ein Vergleichen des ersten Messwertes für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und zusätzlich erfolgt ein Vergleich des ersten Messwerte für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem ersten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements mit dem zweiten Messwert für die Absoluttemperatur des ersten Thermoelements und/oder der Differenz aus dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des zweiten Thermoelements und dem zweiten Messwert der Absoluttemperatur des ersten Thermoelements.

Wenn im Schritt F: eine Abweichung zwischen den ersten Messwerten und den zweiten Messwerten festgestellt wird, erfolgt im Schritt Fl eine Korrektur des Offsets der Kennlinie des Sensorelementes. Dann kann das Verfahren beginnend mit Schritt A erneut ausgeführt werden. Wenn keine Abweichung zwischen den ersten Messwerten und den zweiten Messwerten festgestellt wird, kann das Verfahren sofort bei Schritt A erneut ausgeführt werden.